WO2008031560A1 - Induction heating device - Google Patents
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- H05B6/02—Induction heating
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Definitions
- the invention relates to an induction heater according to the preamble of claim 1.
- Induction cooking appliances or induction cookers are becoming increasingly popular. Advantageous are their high efficiency and the rapid response to a change in the cooking level.
- the disadvantage is the higher price compared to glass ceramic hobs with radiant heaters.
- Induction cooking appliances usually comprise one or more induction heating devices associated with a respective cooking area with an induction coil which is supplied with an alternating voltage or an alternating current, whereby eddy currents are induced in a cookware to be heated which is magnetically coupled to the induction coil.
- the eddy currents cause heating of the cookware.
- circuits and control methods For controlling the induction coil, different circuit arrangements and control methods are known. All circuit or process variants have in common that they produce a high-frequency drive voltage for the induction coil from a low-frequency power input voltage. Such circuits are referred to as frequency converters.
- a rectifier For conversion or frequency conversion, it is usual to first rectify the mains input or mains alternating voltage with the aid of a rectifier into a DC supply voltage or DC link voltage, and then to generate the high-frequency voltage. th drive voltage using one or more switching means, generally insulated gate bipolar transistors (IGBT) prepared. At the output of the rectifier, ie between the DC link voltage and a reference potential, a so-called DC link capacitor for buffering the DC link voltage is usually provided.
- IGBT insulated gate bipolar transistors
- a converter variant which is widespread in Europe comprises a so-called half-bridge circuit comprising two IGBTs, wherein the induction coil and two capacitors, which are connected in series between the intermediate circuit voltage and the reference potential, form a series resonant circuit.
- the induction coil is connected to a connection with a connection node of the two capacitors and with its other connection to a connection node of the two half-bridge forming IGBTs.
- This converter version is powerful and reliable, but relatively expensive due to the two IGBTs required.
- Another converter variant is the so-called full bridge circuit consisting of four IGBTs.
- two IGBTs form a switching transistor pair, which is looped in between the intermediate circuit voltage and the reference potential.
- the inductor and a capacitor are connected in series or in parallel between a connection node of the two IGBTs forming the first switching transistor pair and a connection node of the two IGBTs forming the second switching transistor pair.
- This converter variant is very flexible, powerful and reliable, but due to the four required IGBTs the most expensive variant.
- a variant optimized from a cost point of view uses only one switching means or an IGBT, wherein the induction coil and a capacitor form a parallel resonant circuit. Between the The rectifier's output connections are parallel to the DC link capacitor, the parallel resonant circuit consisting of induction coil and capacitor and the IGBT are connected in series.
- the conventional induction heating devices are usually operated in a so-called star connection, i.
- As AC mains voltage or mains input voltage of the induction heater a voltage difference between a so-called outer conductor or phase strand and a so-called neutral conductor of a three-phase network is used, i. a mains AC voltage connection of the induction heating device is connected in its operation with one of the three outer conductor of the three-phase system and the neutral conductor of the three-phase network.
- the three-phase system has a single neutral conductor and three outer conductors, each carrying sinusoidal voltages, which have a phase difference of 120 degrees to each other.
- an effective value of the voltage between any of the three outer conductors and the neutral conductor is 230V.
- the invention is therefore based on the object to provide an induction heater available that allows a high power output under all operating conditions.
- the invention solves this problem by an induction heater according to claim 1.
- the induction heating device comprises a mains AC voltage connection for connecting an AC mains voltage, at least one induction coil and at least one frequency converter, which generates from the mains AC voltage a high-frequency drive voltage for the at least one induction coil.
- the line AC voltage connection is connected to a first outer conductor and a second outer conductor of a three-phase system.
- significantly more connected load is available in the induction heater according to the invention.
- a hotplate can be operated with greater heating power.
- the induction heating device for heating more than one hotplate, ie more than one induction coil is present, for example, two hotplates can be operated simultaneously with high power.
- the induction heating device comprises at least three, in particular at least four, induction coils, wherein the frequency converter has only a single drive unit, which is designed such that it from the AC line voltage depending on a high-frequency drive voltage for an associated one of the at least three, in particular at least four, Induced induction coils.
- the circuit according to the invention of the mains AC voltage connection with the first outer conductor and the second outer conductor of the three-phase network makes it possible to operate a plurality of burners with a common induction heating, since due to the wiring, a sufficient power supply is ensured.
- conventional induction heaters usually two induction coils are operated on an outer conductor.
- each associated with an induction coil consequently, usually two of the four induction coils are supplied by a first outer conductor and the remaining two of the four induction coils by a further, second outer conductor. There is therefore no common reference potential between the circuit parts associated with the first two inductors and the circuit parts associated with the remaining two inductors.
- the four induction coils are to be controlled as a function of one another in order, for example, to ensure as quiet a operation as possible and / or to operate power management, information or signals must be exchanged between the circuit parts operated on different outer conductors. Due to the different reference potentials, elements for electrical isolation, for example so-called optocouplers, must be used for this purpose in conventional induction heating devices. Since the induction heating device according to the invention has a common reference potential for all circuit parts which are assigned to the induction coils, elements for galvanic isolation are not required. Consequently, it is without additional components effort possible to control the induction coils in dependence on each other, for example, to allow quiet operation and / or to operate a power management.
- the induction heater comprises at least four induction coils.
- the frequency converter includes first to eighth capacitors, wherein the first and second capacitors, the third and fourth capacitors, the fifth and sixth capacitors, and the seventh and eighth capacitors are serially connected between an intermediate circuit voltage and a reference potential.
- the frequency converter comprises first to eighth switching transistors, wherein the first and the second switching transistor, the third and the fourth switching transistor, the fifth and the sixth switching transistor and the seventh and the eighth switching transistor are connected in series between the intermediate circuit voltage and the reference potential.
- the first inductor is connected between a connection node of the first and second switching transistors and a connection node of the first and second capacitors
- the second inductor is connected between a connection node of the third and fourth switching transistors and a connection node of the third and fourth capacitors
- the third Induction coil is connected between a connection node of the fifth and the sixth switching transistor and a connection node of the fifth and the sixth capacitor
- the fourth induction coil is connected between a connection node of the seventh and the eighth switching transistor and a connection node of the seventh and the eighth capacitor.
- the converter comprises a common drive unit, which is designed to drive the first to eighth switching transistors.
- the first and second, third and fourth, fifth and sixth and seventh and eighth transistors form a half-bridge circuit as a pair of transistors in each case in connection with the first and second, third and fourth, fifth and sixth or seventh and eighth capacitors, wherein all the transistors are driven by the common drive unit for generating a respective high-frequency drive voltage for the associated induction coil.
- the induction heating device comprises first to fourth induction coils.
- the frequency converter comprises first to fourth capacitors, with one capacitor being connected in parallel or in series to an associated induction coil, and first to tenth switching transistors, the first and second switching transistors, the third and fourth switching transistors, the fifth and the sixth switching transistors , the seventh and eighth switching transistors, and the ninth and tenth switching transistors are serially connected between a DC link voltage and the reference potential.
- the first inductor is connected between a connection node of the first and second switching transistors and a connection node of the third and fourth switching transistors
- the second inductor is connected between a connection node of the third and fourth switching transistors and a connection node of the fifth and sixth switching transistors
- the third Induction coil is connected between a connection node of the fifth and the sixth switching transistor and a connection node of the seventh and the eighth switching transistor
- the fourth induction coil is connected between a connection node of the seventh and the eighth switching transistor and a connection node of the ninth and the tenth switching transistor.
- a single drive unit is provided, which is designed to drive the first to tenth switching transistors.
- the switching transistors are preferably insulated-gate bipolar transistors.
- the induction heating device comprises a rectifier for generating an intermediate circuit voltage and / or a line filter.
- the rectifier and the line filter have a voltage tion strength, which is suitable for operation of the induction heater on the first outer conductor and the second outer conductor of the three-phase network.
- Fig. 1 shows a first embodiment of an induction heater according to the invention with half-bridge circuits and
- Fig. 2 shows a second embodiment of an induction heater according to the invention with full bridge circuits.
- Fig. 1 shows a first embodiment of an induction heater according to the invention with half-bridge circuits.
- the induction heating device comprises a mains AC voltage connection with contacts 100a and 100b for connecting an AC mains voltage, four induction coils 101 to 104, a frequency converter, a rectifier 136 which generates an intermediate circuit voltage UZ from the AC mains voltage, and a mains filter 137 for interference suppression.
- the frequency converter comprises eight IGBTs 105 to 112 as switching transistors, eight capacitors 114 to 121 and a drive unit 113 for driving the IGBTs 105 to 112, the frequency converter each generating a high-frequency drive voltage for an associated induction coil 101 to 104 from the AC line voltage.
- the mains AC voltage connection is connected via its contacts 100a and 100b in the operation of the induction heater with a first outer conductor L1 and a second outer conductor L2 of a rotary power network, ie the contact 100a is connected to the outer conductor L1 and the contact 100b is connected to the outer conductor L2. It is understood that a combination of the outer conductors L1 and L3 or L2 and L3 can be used for the power supply of the induction heater.
- the first and second capacitors 114 and 115, the third and fourth capacitors 116 and 117, the fifth and sixth capacitors 118 and 119, and the seventh and eighth capacitors 120 and 121 are connected in series between the intermediate circuit voltage UZ and a reference potential GND .
- the first and second IGBTs 105 and 106, the third and fourth IGBTs 107 and 108, the fifth and sixth IGBTs 109 and 110, and the seventh and eighth IGBTs 111 and 112 are serially connected between the intermediate circuit voltage UZ and the reference potential GND ,
- the first inductor 101 is connected between a connection node of the first and second IGBTs 105 and 106 and a connection node of the first and second capacitors 114 and 115, the second inductor 102 is connected between a connection node of the third and fourth IGBTs 107 and 108 and a connection node
- the third inductor 103 is connected between a connection node of the fifth and sixth IGBTs
- the drive unit 113 controls the IGBTs 105 to 112 in accordance with a setpoint value set for the associated induction coils 101 to 104. Gabe, wherein the drive unit 113, the IGBTs 105 to 112 controls such that a low-noise operation of the induction heater is ensured and an optimized power distribution of the power AC voltage connection 100a and 100b available power is done. Since there is considerably more power available at the AC supply voltage connection 100a and 100b compared to a conventional induction heater, a single induction coil 101 to 104 can be supplied with higher electrical power and / or a plurality of induction coils 101 to 104 can be applied simultaneously with higher electrical power.
- Fig. 2 shows a second embodiment of an induction heater according to the invention with full bridge circuits.
- Elements having functions corresponding to the functions of an element shown in Fig. 1 are given identical reference numerals. With regard to their function, reference is made to the comments on FIG. 1.
- the induction heater shown in Fig. 2 differs from the induction heater shown in Fig. 1 essentially in that instead of the half-bridge circuits of Fig. 1, full-bridge circuits are used for frequency conversion.
- the frequency converter of FIG. 2 for this purpose comprises first to fourth capacitors 122 to 125, wherein each one capacitor is connected in series with an associated induction coil, first to tenth switching transistors in the form of IGBTs 126 to 135, wherein the first and the second IGBT 126 and 127, the third and fourth IGBTs 128 and 129, the fifth and sixth IGBTs 130 and 131, the seventh and eighth IGBTs 132 and 133, and the ninth and tenth IGBTs 134 and 135 in series between the intermediate circuit voltage UZ and the reference potential GND are looped. Two of these IGBT pairs form a full bridge.
- the first induction coil 101 is connected between a connection node
- the first inductor 102 is connected between a connection node of the third and fourth IGBTs 128 and 129 and a connection node of the fifth and sixth IGBTs 130 and 131
- the third inductor 103 is connected between a connection node of the fifth and sixth IGBTs 130 and 131 and a connection node of the seventh and eighth IGBTs 132 and 133
- the fourth inductor 104 is connected between a connection node of the seventh and the eighth IGBTs 132 and 133 and a connection node of the ninth and tenth IGBTs 134 and 135 are looped.
- the central drive unit 113 is designed to drive the first to tenth switching transistors 126 to 135.
- a low-noise operation of the induction heating device and an optimized power distribution of the power available via the mains AC voltage connection 100a and 100b are effected by the control device 113 as in FIG. 1.
- the non-prepublished patent application DE 10 2005 038 525 describes an induction heater with full bridges.
- the content of this application is hereby incorporated by reference in its entirety into the content of the present description.
- An activation of the IGBTs 126 to 135 shown in FIG. 2 can take place corresponding to the activation described there.
- the drive device 113 is embodied such that a phase shift between a first drive signal pair assigned to a first half bridge and a second drive signal pair assigned to a second half bridge is set as a function of the set heating power.
- a first half-bridge for example, form the transistors 126 and 127
- a second half-bridge form, for example, the transistors 128 and 129, said half-bridges 126 and 127 and 128 and 129 together forming a full bridge. outward Visible details of the control is referred to the said application.
- all induction coils 101 to 104 are driven by full bridges.
- four IGBTs are required per induction coil, i. a total of sixteen IGBTs for four induction coils.
- the wiring shown enables independent power adjustment for all four inductors 101 to 104.
- the inductors 101 and 102 share the half bridge consisting of the IGBTs 128 and 129, a specific power setting for the inductor 101 is selected by selecting the drive signal for the IGBTs 126 and 127 possible.
- the specific power setting for the second inductor 102 is possible by selecting the drive signal for the IGBTs 130 and 131. Although the second induction coil 102 and the third induction coil 103 are commonly driven by the IGBTs 130 and 131, the power of the third induction coil 103 can be adjusted by appropriately driving the IGBTs 132 and 133. Finally, the IGBTs 134 and 135 enable an independent power setting for the fourth inductor 104.
- the wiring principle shown can also be applied to more than four inductors.
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Abstract
Description
Beschreibung Induktionsheizeinrichtunq Description Induction heater
Die Erfindung betrifft eine Induktionsheizeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an induction heater according to the preamble of claim 1.
Induktionskochgeräte bzw. Induktionsherde finden eine immer stärkere Verbreitung. Vorteilhaft sind ihr hoher Wirkungsgrad und die schnelle Reaktion auf eine Änderung der Kochstufe. Nachteilig ist der im Vergleich zu Glaskeramikkochfeldern mit Strahlungsheizkörpern höhere Preis.Induction cooking appliances or induction cookers are becoming increasingly popular. Advantageous are their high efficiency and the rapid response to a change in the cooking level. The disadvantage is the higher price compared to glass ceramic hobs with radiant heaters.
Induktionskochgeräte umfassen üblicherweise eine oder mehrere, einer jeweiligen Kochstelle zugeordnete Induktionsheizeinrichtungen mit einer Induktionsspule, die mit einer Wechselspannung bzw. einem Wechselstrom beaufschlagt wird, wodurch in einem magnetisch mit der Induktionsspule gekoppelten, zu erhitzenden Kochgeschirr Wirbelströme induziert werden. Die Wirbelströme bewirken eine Erhitzung des Kochgeschirrs.Induction cooking appliances usually comprise one or more induction heating devices associated with a respective cooking area with an induction coil which is supplied with an alternating voltage or an alternating current, whereby eddy currents are induced in a cookware to be heated which is magnetically coupled to the induction coil. The eddy currents cause heating of the cookware.
Zur Ansteuerung der Induktionsspule sind unterschiedliche Schaltungsanordnungen und Ansteuerverfahren bekannt. Allen Schaltungs- bzw. Verfahrensvarianten ist gemeinsam, dass sie aus einer niederfrequenten Netzeingangsspannung eine hochfrequente Ansteuerspannung für die Induktionsspule erzeugen. Derartige Schaltungen werden als Frequenzumrichter bezeichnet.For controlling the induction coil, different circuit arrangements and control methods are known. All circuit or process variants have in common that they produce a high-frequency drive voltage for the induction coil from a low-frequency power input voltage. Such circuits are referred to as frequency converters.
Zur Umrichtung bzw. Frequenzwandlung wird üblicherweise zunächst die Netzeingangs- bzw. Netzwechselspannung mit Hilfe eines Gleichrichters in eine Versorgungsgleichspannung bzw. Zwischenkreisspan- nung gleichgerichtet und anschließend zur Erzeugung der hochfrequen- ten Ansteuerspannung mit Hilfe eines oder mehrerer Schaltmittel, im Allgemeinen Insulated-Gate-Bipolar-Transistoren (IGBT), aufbereitet. Am Ausgang des Gleichrichters, d.h. zwischen der Zwischenkreisspan- nung und einem Bezugspotential, ist üblicherweise ein so genannter Zwischenkreiskondensator zur Pufferung der Zwischenkreisspannung vorgesehen.For conversion or frequency conversion, it is usual to first rectify the mains input or mains alternating voltage with the aid of a rectifier into a DC supply voltage or DC link voltage, and then to generate the high-frequency voltage. th drive voltage using one or more switching means, generally insulated gate bipolar transistors (IGBT) prepared. At the output of the rectifier, ie between the DC link voltage and a reference potential, a so-called DC link capacitor for buffering the DC link voltage is usually provided.
Eine in Europa verbreitete Umrichtervariante umfasst eine so genannte Halbbrückenschaltung aus zwei IGBTs, wobei die Induktionsspule und zwei Kondensatoren, die seriell zwischen die Zwischenkreisspannung und das Bezugspotential eingeschleift sind, einen Serienschwingkreis bilden. Die Induktionsspule ist mit einem Anschluss mit einem Verbindungsknoten der beiden Kondensatoren und mit ihrem anderen Anschluss mit einem Verbindungsknoten der beiden die Halbbrücke bildenden IGBTs verbunden. Diese Umrichtervariante ist leistungsfähig und zuverlässig, jedoch aufgrund der beiden benötigten IGBTs relativ teuer.A converter variant which is widespread in Europe comprises a so-called half-bridge circuit comprising two IGBTs, wherein the induction coil and two capacitors, which are connected in series between the intermediate circuit voltage and the reference potential, form a series resonant circuit. The induction coil is connected to a connection with a connection node of the two capacitors and with its other connection to a connection node of the two half-bridge forming IGBTs. This converter version is powerful and reliable, but relatively expensive due to the two IGBTs required.
Eine weitere Umrichtervariante bildet die so genannte Vollbrückenschal- tung aus vier IGBTs. Hierbei bilden jeweils zwei IGBTs ein Schalttransistorpaar, das zwischen die Zwischenkreisspannung und das Bezugspotential eingeschleift ist. Die Induktionsspule und ein Kondensator sind seriell oder parallel zwischen einen Verbindungsknoten der beiden das erste Schalttransistorpaar bildenden IGBTs und einen Verbindungsknoten der beiden das zweite Schalttransistorpaar bildenden IGBTs eingeschleift. Diese Umrichtervariante ist sehr flexibel, leistungsfähig und zuverlässig, jedoch aufgrund der vier benötigten IGBTs die vergleichsweise teuerste Variante.Another converter variant is the so-called full bridge circuit consisting of four IGBTs. In each case, two IGBTs form a switching transistor pair, which is looped in between the intermediate circuit voltage and the reference potential. The inductor and a capacitor are connected in series or in parallel between a connection node of the two IGBTs forming the first switching transistor pair and a connection node of the two IGBTs forming the second switching transistor pair. This converter variant is very flexible, powerful and reliable, but due to the four required IGBTs the most expensive variant.
Eine aus Kostengesichtspunkten optimierte Variante verwendet daher nur ein Schaltmittel bzw. einen IGBT, wobei die Induktionsspule und ein Kondensator einen Parallelschwingkreis bilden. Zwischen die Aus- gangsanschlüsse des Gleichrichters, parallel zum Zwischenkreiskon- densator sind der Parallelschwingkreis aus Induktionsspule und Kondensator und der IGBT seriell eingeschleift.Therefore, a variant optimized from a cost point of view uses only one switching means or an IGBT, wherein the induction coil and a capacitor form a parallel resonant circuit. Between the The rectifier's output connections are parallel to the DC link capacitor, the parallel resonant circuit consisting of induction coil and capacitor and the IGBT are connected in series.
Die herkömmlichen Induktionsheizeinrichtungen werden üblicherweise in einer so genannten Sternschaltung betrieben, d.h. als Netzwechselspannung oder Netzeingangsspannung der Induktionsheizeinrichtung wird eine Spannungsdifferenz zwischen einem so genannten Außenleiter oder Phasenstrang und einem so genannten Neutralleiter eines Drehstromnetzes verwendet, d.h. ein Netzwechselspannungsanschluss der Induktionsheizeinrichtung ist in deren Betrieb mit einem der drei Außenleiter des Drehstromnetzes und dem Neutralleiter des Drehstromnetzes verbunden.The conventional induction heating devices are usually operated in a so-called star connection, i. As AC mains voltage or mains input voltage of the induction heater, a voltage difference between a so-called outer conductor or phase strand and a so-called neutral conductor of a three-phase network is used, i. a mains AC voltage connection of the induction heating device is connected in its operation with one of the three outer conductor of the three-phase system and the neutral conductor of the three-phase network.
Das Drehstromnetz verfügt über einen einzigen Neutralleiter und drei Außenleiter, die jeweils sinusförmige Spannungen führen, die zueinander eine Phasendifferenz von 120 Grad aufweisen. In Deutschland beträgt beispielsweise ein Effektivwert der Spannung zwischen einem beliebigen der drei Außenleiter und dem Neutralleiter 230V.The three-phase system has a single neutral conductor and three outer conductors, each carrying sinusoidal voltages, which have a phase difference of 120 degrees to each other. In Germany, for example, an effective value of the voltage between any of the three outer conductors and the neutral conductor is 230V.
Üblicherweise werden in Sternschaltung, d.h. über einen der drei Außenleiter und den Neutralleiter, pro Netzwechselspannungsanschluss zwei Kochstellen, d.h. zwei Induktionsspulen, versorgt. Bei einer Netzspannung von 230V stehen pro Netzwechselspannungsanschluss ca. 3,7kW Leistung zur Verfügung. Wenn eine der beiden Induktionsspulen mit der vollen Leistung von 3,7kW betrieben werden soll, bleibt folglich die andere der beiden Induktionsspulen "kalt", d.h. für sie steht keine Leistung zur Verfügung.Usually in star connection, i. via one of the three outer conductors and the neutral conductor, two hotplates per mains AC voltage connection, i. two induction coils, supplied. With a mains voltage of 230V, approx. 3.7kW of power is available per mains AC voltage connection. Thus, if one of the two induction coils is to be operated at the full power of 3.7kW, then the other of the two induction coils remains "cold", i. there is no power available for them.
Aufgabe und Lösung Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Induktionsheizeinrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine hohe Leistungsabgabe unter allen Betriebsbedingungen ermöglicht.Task and solution The invention is therefore based on the object to provide an induction heater available that allows a high power output under all operating conditions.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Induktionsheizeinrichtung nach Anspruch 1.The invention solves this problem by an induction heater according to claim 1.
Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.Advantageous and preferred embodiments of the invention are the subject of the other claims and are explained in more detail below. The wording of the claims is incorporated herein by express reference.
Die erfindungsgemäße Induktionsheizeinrichtung umfasst einen Netz- wechselspannungsanschluss zum Anschluss einer Netzwechselspannung, mindestens eine Induktionsspule und mindestens einen Frequenzumrichter, der aus der Netzwechselspannung eine hochfrequente Ansteuerspannung für die mindestens eine Induktionsspule erzeugt. Der Netzwechselspannungsanschluss ist im Betrieb der Induktionsheizeinrichtung, beispielsweise wenn die Induktionsheizeinrichtung in ein Kochfeld eingebaut ist, mit einem ersten Außenleiter und einem zweiten Außenleiter eines Drehstromnetzes verbunden. Im Vergleich zu der herkömmlichen Beschaltung, bei welcher der Netzwechselspannungsanschluss mit dem Nullleiter und einem der drei Außenleiter oder Phasen des Drehstromnetzes verbunden ist, steht bei der erfindungsgemäßen Induktionsheizeinrichtung wesentlich mehr Anschlussleistung zur Verfügung. Somit kann beispielsweise eine Kochstelle mit größerer Heizleistung betrieben werden. Falls die Induktionsheizeinrichtung zur Beheizung von mehr als einer Kochstelle vorgesehen ist, d.h. mehr als eine Induktionsspule vorhanden ist, können beispielsweise zwei Kochstellen gleichzeitig mit hoher Leistung betrieben werden. In einer Weiterbildung umfasst die Induktionsheizeinrichtung mindestens drei, insbesondere mindestens vier, Induktionsspulen, wobei der Frequenzumrichter nur eine einzelne Ansteuereinheit aufweist, die derart ausgebildet ist, dass sie aus der Netzwechselspannung je eine hochfrequente Ansteuerspannung für eine zugehörige der mindestens drei, insbesondere der mindestens vier, Induktionsspulen erzeugt. Die erfindungsgemäße Beschaltung des Netzwechselspannungsanschlusses mit dem ersten Außenleiter und dem zweiten Außenleiter des Drehstromnetzes ermöglicht es, mehrere Kochstellen mit einer gemeinsamen Induktionsheizeinrichtung zu betreiben, da aufgrund der Beschaltung eine ausreichende Leistungszufuhr sichergestellt ist. Bei herkömmlichen Induktionsheizeinrichtungen werden üblicherweise jeweils zwei Induktionsspulen an einem Außenleiter betrieben. Bei einem Induktionskochfeld mit vier Kochstellen, denen jeweils eine Induktionsspule zugeordnet ist, werden folglich üblicherweise zwei der vier Induktionsspulen von einem ersten Außenleiter und die verbleibenden zwei der vier Induktionsspulen von einem weiteren, zweiten Außenleiter versorgt. Zwischen den Schaltungsteilen, die den ersten beiden Induktionsspulen zugeordnet sind, und den Schaltungsteilen, die den verbleibenden beiden Induktionsspulen zugeordnet sind, besteht daher kein gemeinsames Bezugspotential. Wenn die vier Induktionsspulen in Abhängigkeit voneinander angesteuert werden sollen, um beispielsweise einen möglichst geräuscharmen Betrieb sicherzustellen und/oder um ein Leistungsmanagement zu betreiben, müssen Informationen oder Signale zwischen den an unterschiedlichen Außenleitern betriebenen Schaltungsteilen ausgetauscht werden. Aufgrund der unterschiedlichen Bezugspotentiale müssen hierzu bei herkömmlichen Induktionsheizeinrichtungen Elemente zur galvanischen Trennung, beispielsweise so genannte Optokoppler, verwendet werden. Da die erfindungsgemäße Induktionsheizeinrichtung für alle Schaltungsteile, die den Induktionsspulen zugeordnet sind, ein gemeinsames Bezugspotential aufweist, sind Elemente zur galvanischen Trennung nicht erforderlich. Folglich ist es ohne zusätzlichen Bauteile- aufwand möglich, die Induktionsspulen in Abhängigkeit voneinander anzusteuern, um beispielsweise einen geräuscharmen Betrieb zu ermöglichen und/oder um ein Leistungsmanagement zu betreiben.The induction heating device according to the invention comprises a mains AC voltage connection for connecting an AC mains voltage, at least one induction coil and at least one frequency converter, which generates from the mains AC voltage a high-frequency drive voltage for the at least one induction coil. During operation of the induction heating device, for example, when the induction heating device is installed in a hob, the line AC voltage connection is connected to a first outer conductor and a second outer conductor of a three-phase system. Compared to the conventional circuit, in which the mains AC voltage connection is connected to the neutral conductor and one of the three outer conductors or phases of the three-phase network, significantly more connected load is available in the induction heater according to the invention. Thus, for example, a hotplate can be operated with greater heating power. If the induction heating device is provided for heating more than one hotplate, ie more than one induction coil is present, for example, two hotplates can be operated simultaneously with high power. In a further development, the induction heating device comprises at least three, in particular at least four, induction coils, wherein the frequency converter has only a single drive unit, which is designed such that it from the AC line voltage depending on a high-frequency drive voltage for an associated one of the at least three, in particular at least four, Induced induction coils. The circuit according to the invention of the mains AC voltage connection with the first outer conductor and the second outer conductor of the three-phase network makes it possible to operate a plurality of burners with a common induction heating, since due to the wiring, a sufficient power supply is ensured. In conventional induction heaters usually two induction coils are operated on an outer conductor. In an induction hob with four burners, each associated with an induction coil, consequently, usually two of the four induction coils are supplied by a first outer conductor and the remaining two of the four induction coils by a further, second outer conductor. There is therefore no common reference potential between the circuit parts associated with the first two inductors and the circuit parts associated with the remaining two inductors. If the four induction coils are to be controlled as a function of one another in order, for example, to ensure as quiet a operation as possible and / or to operate power management, information or signals must be exchanged between the circuit parts operated on different outer conductors. Due to the different reference potentials, elements for electrical isolation, for example so-called optocouplers, must be used for this purpose in conventional induction heating devices. Since the induction heating device according to the invention has a common reference potential for all circuit parts which are assigned to the induction coils, elements for galvanic isolation are not required. Consequently, it is without additional components effort possible to control the induction coils in dependence on each other, for example, to allow quiet operation and / or to operate a power management.
In einer Weiterbildung umfasst die Induktionsheizeinrichtung mindestens vier Induktionsspulen. Der Frequenzumrichter weist erste bis achte Kondensatoren auf, wobei der erste und der zweite Kondensator, der dritte und der vierte Kondensator, der fünfte und der sechste Kondensator und der siebte und der achte Kondensator seriell zwischen eine Zwischen- kreisspannung und ein Bezugspotential eingeschleift sind. Weiterhin umfasst der Frequenzumrichter erste bis achte Schalttransistoren, wobei der erste und der zweite Schalttransistor, der dritte und der vierte Schalttransistor, der fünfte und der sechste Schalttransistor und der siebte und der achte Schalttransistor seriell zwischen die Zwischenkreisspannung und das Bezugspotential eingeschleift sind. Die erste Induktionsspule ist zwischen einen Verbindungsknoten des ersten und des zweiten Schalttransistors und einen Verbindungsknoten des ersten und des zweiten Kondensators eingeschleift, die zweite Induktionsspule ist zwischen einen Verbindungsknoten des dritten und des vierten Schalttransistors und einen Verbindungsknoten des dritten und des vierten Kondensators eingeschleift, die dritte Induktionsspule ist zwischen einen Verbindungsknoten des fünften und des sechsten Schalttransistors und einen Verbindungsknoten des fünften und des sechsten Kondensators eingeschleift und die vierte Induktionsspule ist zwischen einen Verbindungsknoten des siebten und des achten Schalttransistors und einen Verbindungsknoten des siebten und des achten Kondensators eingeschleift. Der Umrichter umfasst eine gemeinsame Ansteuereinheit, die zum Ansteuern der ersten bis achten Schalttransistoren ausgebildet ist. Die ersten und zweiten, dritten und vierten, fünften und sechsten sowie siebten und achten Transistoren bilden als Transistorpaar jeweils in Verbindung mit den ersten und zweiten, dritten und vierten, fünften und sechsten bzw. siebten und achten Kondensatoren eine Halbbrückenschaltung, wobei alle Transistoren von der gemeinsamen Ansteuereinheit zur Erzeugung je einer hochfrequenten Ansteuerspannung für die zugehörige Induktionsspule angesteuert werden.In a development, the induction heater comprises at least four induction coils. The frequency converter includes first to eighth capacitors, wherein the first and second capacitors, the third and fourth capacitors, the fifth and sixth capacitors, and the seventh and eighth capacitors are serially connected between an intermediate circuit voltage and a reference potential. Furthermore, the frequency converter comprises first to eighth switching transistors, wherein the first and the second switching transistor, the third and the fourth switching transistor, the fifth and the sixth switching transistor and the seventh and the eighth switching transistor are connected in series between the intermediate circuit voltage and the reference potential. The first inductor is connected between a connection node of the first and second switching transistors and a connection node of the first and second capacitors, the second inductor is connected between a connection node of the third and fourth switching transistors and a connection node of the third and fourth capacitors, the third Induction coil is connected between a connection node of the fifth and the sixth switching transistor and a connection node of the fifth and the sixth capacitor and the fourth induction coil is connected between a connection node of the seventh and the eighth switching transistor and a connection node of the seventh and the eighth capacitor. The converter comprises a common drive unit, which is designed to drive the first to eighth switching transistors. The first and second, third and fourth, fifth and sixth and seventh and eighth transistors form a half-bridge circuit as a pair of transistors in each case in connection with the first and second, third and fourth, fifth and sixth or seventh and eighth capacitors, wherein all the transistors are driven by the common drive unit for generating a respective high-frequency drive voltage for the associated induction coil.
In einer Weiterbildung umfasst die Induktionsheizeinrichtung erste bis vierte Induktionsspulen. Der Frequenzumrichter umfasst erste bis vierte Kondensatoren, wobei je ein Kondensator zu einer zugehörigen Induktionsspule parallel oder in Serie geschaltet ist, und erste bis zehnte Schalttransistoren, wobei der erste und der zweite Schalttransistor, der dritte und der vierte Schalttransistor, der fünfte und der sechste Schalttransistor, der siebte und der achte Schalttransistor und der neunte und der zehnte Schalttransistor seriell zwischen eine Zwischenkreisspan- nung und das Bezugspotential eingeschleift sind. Die erste Induktionsspule ist zwischen einen Verbindungsknoten des ersten und des zweiten Schalttransistors und einen Verbindungsknoten des dritten und des vierten Schalttransistors eingeschleift, die zweite Induktionsspule ist zwischen einen Verbindungsknoten des dritten und des vierten Schalttransistors und einen Verbindungsknoten des fünften und des sechsten Schalttransistors eingeschleift, die dritte Induktionsspule ist zwischen einen Verbindungsknoten des fünften und des sechsten Schalttransistors und einen Verbindungsknoten des siebten und des achten Schalttransistors eingeschleift und die vierte Induktionsspule ist zwischen einen Verbindungsknoten des siebten und des achten Schalttransistors und einen Verbindungsknoten des neunten und des zehnten Schalttransistors eingeschleift. Weiterhin ist eine einzelne Ansteuereinheit vorgesehen, die zum Ansteuern der ersten bis zehnten Schalttransistoren ausgebildet ist. Bevorzugt sind die Schalttransistoren Insulated-Gate- Bipolar-Transistoren.In a further development, the induction heating device comprises first to fourth induction coils. The frequency converter comprises first to fourth capacitors, with one capacitor being connected in parallel or in series to an associated induction coil, and first to tenth switching transistors, the first and second switching transistors, the third and fourth switching transistors, the fifth and the sixth switching transistors , the seventh and eighth switching transistors, and the ninth and tenth switching transistors are serially connected between a DC link voltage and the reference potential. The first inductor is connected between a connection node of the first and second switching transistors and a connection node of the third and fourth switching transistors, the second inductor is connected between a connection node of the third and fourth switching transistors and a connection node of the fifth and sixth switching transistors, the third Induction coil is connected between a connection node of the fifth and the sixth switching transistor and a connection node of the seventh and the eighth switching transistor and the fourth induction coil is connected between a connection node of the seventh and the eighth switching transistor and a connection node of the ninth and the tenth switching transistor. Furthermore, a single drive unit is provided, which is designed to drive the first to tenth switching transistors. The switching transistors are preferably insulated-gate bipolar transistors.
In einer Weiterbildung umfasst die Induktionsheizeinrichtung einen Gleichrichter zur Erzeugung einer Zwischenkreisspannung und/oder einen Netzfilter. Der Gleichrichter und der Netzfilter weisen eine Span- nungsfestigkeit auf, die für einen Betrieb der Induktionsheizeinrichtung an dem ersten Außenleiter und dem zweiten Außenleiter des Drehstromnetzes geeignet ist.In a further development, the induction heating device comprises a rectifier for generating an intermediate circuit voltage and / or a line filter. The rectifier and the line filter have a voltage tion strength, which is suitable for operation of the induction heater on the first outer conductor and the second outer conductor of the three-phase network.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Hierbei zeigt:Embodiments of the invention are shown schematically in the drawings and will be described in more detail below. Hereby shows:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Induktionsheizeinrichtung mit Halbbrückenschaltungen undFig. 1 shows a first embodiment of an induction heater according to the invention with half-bridge circuits and
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Induktionsheizeinrichtung mit Vollbrückenschaltungen.Fig. 2 shows a second embodiment of an induction heater according to the invention with full bridge circuits.
Detaillierte Beschreibung der AusführungsbeispieleDetailed description of the embodiments
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Induktionsheizeinrichtung mit Halbbrückenschaltungen. Die Induktionsheizeinrichtung umfasst einen Netzwechselspannungsanschluss mit Kontakten 100a und 100b zum Anschluss einer Netzwechselspannung, vier Induktionsspulen 101 bis 104, einen Frequenzumrichter, einen Gleichrichter 136, der aus der Netzwechselspannung eine Zwischenkreisspannung UZ erzeugt, und einen Netzfilter 137 zur Störungsunterdrückung. Der Frequenzumrichter umfasst acht IGBTs 105 bis 112 als Schalttransistoren, acht Kondensatoren 114 bis 121 und eine Ansteuereinheit 113 zur Ansteuerung der IGBTs 105 bis 112, wobei der Frequenzumrichter aus der Netzwechselspannung je eine hochfrequente Ansteuerspannung für eine zugehörige Induktionsspule 101 bis 104 erzeugt. Der Netzwechselspannungsanschluss ist über seine Kontakte 100a und 100b im Betrieb der Induktionsheizeinrichtung mit einem ersten Außenleiter L1 und einem zweiten Außenleiter L2 eines Dreh Stromnetzes verbunden, d.h. der Kontakt 100a ist mit dem Außenleiter L1 und der Kontakt 100b ist mit dem Außenleiter L2 verbunden. Es versteht sich, dass auch eine Kombination der Außenleiter L1 und L3 oder L2 und L3 zur Netzversorgung der Induktionsheizeinrichtung verwendet werden kann.Fig. 1 shows a first embodiment of an induction heater according to the invention with half-bridge circuits. The induction heating device comprises a mains AC voltage connection with contacts 100a and 100b for connecting an AC mains voltage, four induction coils 101 to 104, a frequency converter, a rectifier 136 which generates an intermediate circuit voltage UZ from the AC mains voltage, and a mains filter 137 for interference suppression. The frequency converter comprises eight IGBTs 105 to 112 as switching transistors, eight capacitors 114 to 121 and a drive unit 113 for driving the IGBTs 105 to 112, the frequency converter each generating a high-frequency drive voltage for an associated induction coil 101 to 104 from the AC line voltage. The mains AC voltage connection is connected via its contacts 100a and 100b in the operation of the induction heater with a first outer conductor L1 and a second outer conductor L2 of a rotary power network, ie the contact 100a is connected to the outer conductor L1 and the contact 100b is connected to the outer conductor L2. It is understood that a combination of the outer conductors L1 and L3 or L2 and L3 can be used for the power supply of the induction heater.
Der erste und der zweite Kondensator 114 und 115, der dritte und der vierte Kondensator 116 und 117, der fünfte und der sechste Kondensator 118 und 119 und der siebte und der achte Kondensator 120 und 121 sind seriell zwischen die Zwischenkreisspannung UZ und ein Bezugspotential GND eingeschleift. Der erste und der zweite IGBT 105 und 106, der dritte und der vierte IGBT 107 und 108, der fünfte und der sechste IGBT 109 und 110 und der siebte und der achte IGBT 111 und 112 sind seriell zwischen die Zwischenkreisspannung UZ und das Bezugspotential GND eingeschleift. Die erste Induktionsspule 101 ist zwischen einen Verbindungsknoten des ersten und des zweiten IGBTs 105 und 106 und einen Verbindungsknoten des ersten und des zweiten Kondensators 114 und 115 eingeschleift, die zweite Induktionsspule 102 ist zwischen einen Verbindungsknoten des dritten und des vierten IGBTs 107 und 108 und einen Verbindungsknoten des dritten und des vierten Kondensators 116 und 117 eingeschleift, die dritte Induktionsspule 103 ist zwischen einen Verbindungsknoten des fünften und des sechsten IGBTs 109 und 110 und einen Verbindungsknoten des fünften und des sechsten Kondensators 118 und 119 eingeschleift und die vierte Induktionsspule 104 ist zwischen einen Verbindungsknoten des siebten und des achten IGBTs 111 und 112 und einen Verbindungsknoten des siebten und des achten Kondensators 120 und 121 eingeschleift.The first and second capacitors 114 and 115, the third and fourth capacitors 116 and 117, the fifth and sixth capacitors 118 and 119, and the seventh and eighth capacitors 120 and 121 are connected in series between the intermediate circuit voltage UZ and a reference potential GND , The first and second IGBTs 105 and 106, the third and fourth IGBTs 107 and 108, the fifth and sixth IGBTs 109 and 110, and the seventh and eighth IGBTs 111 and 112 are serially connected between the intermediate circuit voltage UZ and the reference potential GND , The first inductor 101 is connected between a connection node of the first and second IGBTs 105 and 106 and a connection node of the first and second capacitors 114 and 115, the second inductor 102 is connected between a connection node of the third and fourth IGBTs 107 and 108 and a connection node The third inductor 103 is connected between a connection node of the fifth and sixth IGBTs 109 and 110 and a connection node of the fifth and sixth capacitors 118 and 119, and the fourth inductor 104 is connected between one Connection nodes of the seventh and eighth IGBTs 111 and 112 and a connection node of the seventh and eighth capacitor 120 and 121 looped.
Die Ansteuereinheit 113 steuert die IGBTs 105 bis 112 gemäß einer für die zugehörigen Induktionsspulen 101 bis 104 getroffenen Sollwertvor- gabe an, wobei die Ansteuereinheit 113 die IGBTs 105 bis 112 derart ansteuert, dass ein geräuscharmer Betrieb der Induktionsheizeinrichtung sichergestellt wird und eine optimierte Leistungsverteilung der über den Netzwechselspannungsanschluss 100a und 100b zur Verfügung stehenden Leistung erfolgt. Da am Netzwechselspannungsanschluss 100a und 100b im Vergleich zu einer herkömmlichen Induktionsheizeinrichtung wesentlich mehr Leistung zur Verfügung steht, kann eine einzelne Induktionsspule 101 bis 104 mit höherer elektrischer Leistung beaufschlagt werden und/oder es können mehrere Induktionsspulen 101 bis 104 gleichzeitig mit höherer elektrischer Leistung beaufschlagt werden.The drive unit 113 controls the IGBTs 105 to 112 in accordance with a setpoint value set for the associated induction coils 101 to 104. Gabe, wherein the drive unit 113, the IGBTs 105 to 112 controls such that a low-noise operation of the induction heater is ensured and an optimized power distribution of the power AC voltage connection 100a and 100b available power is done. Since there is considerably more power available at the AC supply voltage connection 100a and 100b compared to a conventional induction heater, a single induction coil 101 to 104 can be supplied with higher electrical power and / or a plurality of induction coils 101 to 104 can be applied simultaneously with higher electrical power.
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Induktionsheizeinrichtung mit Vollbrückenschaltungen. Elemente mit Funktionen, die den Funktionen eines in Fig. 1 gezeigten Elements entsprechen, sind mit identischen Bezugszeichen versehen. Hinsichtlich ihrer Funktion sei auf die Ausführungen zu Fig. 1 verwiesen.Fig. 2 shows a second embodiment of an induction heater according to the invention with full bridge circuits. Elements having functions corresponding to the functions of an element shown in Fig. 1 are given identical reference numerals. With regard to their function, reference is made to the comments on FIG. 1.
Die in Fig. 2 gezeigte Induktionsheizeinrichtung unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigte Induktionsheizeinrichtung im Wesentlichen dadurch, dass anstatt der Halbbrückenschaltungen von Fig. 1 Vollbrückenschaltungen zur Frequenzumrichtung verwendet werden.The induction heater shown in Fig. 2 differs from the induction heater shown in Fig. 1 essentially in that instead of the half-bridge circuits of Fig. 1, full-bridge circuits are used for frequency conversion.
Der Frequenzumrichter von Fig. 2 umfasst hierzu erste bis vierte Kondensatoren 122 bis 125, wobei je ein Kondensator mit einer zugehörigen Induktionsspule in Serie geschaltet ist, erste bis zehnte Schalttransistoren in Form von IGBTs 126 bis 135, wobei der erste und der zweite IGBT 126 und 127, der dritte und der vierte IGBT 128 und 129, der fünfte und der sechste IGBT 130 und 131 , der siebte und der achte IGBT 132 und 133 und der neunte und der zehnte IGBT 134 und 135 seriell zwischen die Zwischenkreisspannung UZ und das Bezugspotential GND eingeschleift sind. Jeweils zwei dieser IGBT-Paare bilden eine Vollbrücke. Die erste Induktionsspule 101 ist zwischen einen Verbindungskno- ten des ersten und des zweiten IGBTs 126 und 127 und einen Verbindungsknoten des dritten und des vierten IGBTs 128 und 129 eingeschleift, die zweite Induktionsspule 102 ist zwischen einen Verbindungsknoten des dritten und des vierten IGBTs 128 und 129 und einen Verbindungsknoten des fünften und des sechsten IGBTs 130 und 131 eingeschleift, die dritte Induktionsspule 103 ist zwischen einen Verbindungsknoten des fünften und des sechsten IGBTs 130 und 131 und einen Verbindungsknoten des siebten und des achten IGBTs 132 und 133 eingeschleift und die vierte Induktionsspule 104 ist zwischen einen Verbindungsknoten des siebten und des achten IGBTs 132 und 133 und einen Verbindungsknoten des neunten und des zehnten IGBTs 134 und 135 eingeschleift. Die zentrale Ansteuereinheit 113 ist zum Ansteuern der ersten bis zehnten Schalttransistoren 126 bis 135 ausgebildet. Ein geräuscharmer Betrieb der Induktionsheizeinrichtung und eine optimierte Leistungsverteilung der über den Netzwechselspannungsanschluss 100a und 100b zur Verfügung stehenden Leistung erfolgt durch die Ansteuereinrichtung 113 wie in Fig. 1.The frequency converter of FIG. 2 for this purpose comprises first to fourth capacitors 122 to 125, wherein each one capacitor is connected in series with an associated induction coil, first to tenth switching transistors in the form of IGBTs 126 to 135, wherein the first and the second IGBT 126 and 127, the third and fourth IGBTs 128 and 129, the fifth and sixth IGBTs 130 and 131, the seventh and eighth IGBTs 132 and 133, and the ninth and tenth IGBTs 134 and 135 in series between the intermediate circuit voltage UZ and the reference potential GND are looped. Two of these IGBT pairs form a full bridge. The first induction coil 101 is connected between a connection node The first inductor 102 is connected between a connection node of the third and fourth IGBTs 128 and 129 and a connection node of the fifth and sixth IGBTs 130 and 131, the third inductor 103 is connected between a connection node of the fifth and sixth IGBTs 130 and 131 and a connection node of the seventh and eighth IGBTs 132 and 133, and the fourth inductor 104 is connected between a connection node of the seventh and the eighth IGBTs 132 and 133 and a connection node of the ninth and tenth IGBTs 134 and 135 are looped. The central drive unit 113 is designed to drive the first to tenth switching transistors 126 to 135. A low-noise operation of the induction heating device and an optimized power distribution of the power available via the mains AC voltage connection 100a and 100b are effected by the control device 113 as in FIG. 1.
In der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2005 038 525 ist eine Induktionsheizeinrichtung mit Vollbrücken beschrieben. Der Inhalt dieser Anmeldung wird hiermit durch Bezugnahme vollständig zum Inhalt der vorliegenden Beschreibung gemacht. Eine Ansteuerung der in Fig. 2 gezeigten IGBTs 126 bis 135 kann entsprechend zu der dort beschriebenen Ansteuerung erfolgen. Die Ansteuereinrichtung 113 ist hierbei derart ausgebildet, dass eine Phasenverschiebung zwischen einem ersten Ansteuersignalpaar, das einer ersten Halbbrücke zugeordneten ist, und einem zweiten Ansteuersignalpaar, das einer zweiten Halbbrücke zugeordnet ist, in Abhängigkeit von der eingestellten Heizleistung eingestellt wird. Eine erste Halbbrücke bilden beispielsweise die Transistoren 126 und 127 und eine zweite Halbbrücke bilden beispielsweise die Transistoren 128 und 129, wobei die genannten Halbbrücken 126 und 127 sowie 128 und 129 zusammen eine Vollbrücke bilden. Hin- sichtlich von Details der Ansteuerung sei auf die genannte Anmeldung verwiesen.The non-prepublished patent application DE 10 2005 038 525 describes an induction heater with full bridges. The content of this application is hereby incorporated by reference in its entirety into the content of the present description. An activation of the IGBTs 126 to 135 shown in FIG. 2 can take place corresponding to the activation described there. In this case, the drive device 113 is embodied such that a phase shift between a first drive signal pair assigned to a first half bridge and a second drive signal pair assigned to a second half bridge is set as a function of the set heating power. A first half-bridge, for example, form the transistors 126 and 127, and a second half-bridge form, for example, the transistors 128 and 129, said half-bridges 126 and 127 and 128 and 129 together forming a full bridge. outward Visible details of the control is referred to the said application.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform werden alle Induktionsspulen 101 bis 104 durch Vollbrücken angesteuert. Bei einer herkömmlichen Induktionsheizeinrichtung sind hierzu pro Induktionsspule vier IGBTs vorzusehen, d.h. bei vier Induktionsspulen insgesamt sechzehn IGBTs. Durch die in Fig. 2 gezeigte spezifische Anordnung oder Beschaltung genügen insgesamt zehn IGBTs zur Bildung von vier Vollbrücken, wobei alle Induktionsspulen mit identischer Grundfrequenz betrieben oder angesteuert werden. Die gezeigte Beschaltung ermöglicht eine unabhängige Leistungseinstellung für alle vier Induktionsspulen 101 bis 104. Die Induktionsspulen 101 und 102 teilen sich zwar die Halbbrücke bestehend aus den IGBTs 128 und 129, eine spezifische Leistungseinstellung für die Induktionsspule 101 ist jedoch durch Wahl des Ansteuersignals für die IGBTs 126 und 127 möglich. Die spezifische Leistungseinstellung für die zweite Induktionsspule 102 ist durch Wahl des Ansteuersignals für die IGBTs 130 und 131 möglich. Obwohl die zweite Induktionsspule 102 und die dritte Induktionsspule 103 gemeinsam durch die IGBTs 130 und 131 angesteuert werden, kann die Leistung der dritten Induktionsspule 103 durch geeignete Ansteuerung der IGBTs 132 und 133 eingestellt werden. Die IGBTs 134 und 135 ermöglichen schließlich eine unabhängige Leistungseinstellung für die vierte Induktionsspule 104. Das gezeigte Beschaltungsprinzip kann auch auf mehr als vier Induktionsspulen angewendet werden.In the embodiment shown in FIG. 2, all induction coils 101 to 104 are driven by full bridges. In a conventional induction heater, four IGBTs are required per induction coil, i. a total of sixteen IGBTs for four induction coils. Due to the specific arrangement or wiring shown in FIG. 2, a total of ten IGBTs suffice to form four full bridges, wherein all induction coils are operated or driven with identical fundamental frequency. The wiring shown enables independent power adjustment for all four inductors 101 to 104. Although the inductors 101 and 102 share the half bridge consisting of the IGBTs 128 and 129, a specific power setting for the inductor 101 is selected by selecting the drive signal for the IGBTs 126 and 127 possible. The specific power setting for the second inductor 102 is possible by selecting the drive signal for the IGBTs 130 and 131. Although the second induction coil 102 and the third induction coil 103 are commonly driven by the IGBTs 130 and 131, the power of the third induction coil 103 can be adjusted by appropriately driving the IGBTs 132 and 133. Finally, the IGBTs 134 and 135 enable an independent power setting for the fourth inductor 104. The wiring principle shown can also be applied to more than four inductors.
Es versteht sich, dass anstatt der gezeigten vier Induktionsspulen auch beispielsweise drei Induktionsspulen oder mehr als vier Induktionsspulen verwendet werden können. Weiterhin kann als Umrichtervariante auch ein Eintransistorumrichter verwendet werden. Die gezeigten Ausführungsformen ermöglichen eine hohe Leistungsabgabe unter allen Betriebsbedingungen. It is understood that instead of the four induction coils shown, for example, three induction coils or more than four induction coils can be used. Furthermore, a Eintransistorumrichter can be used as a converter variant. The illustrated embodiments enable high power output under all operating conditions.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 07802261 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 07802261 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |