DE2609578A1

DE2609578A1 - Wechselrichterschaltung mit schutzvorrichtung fuer einen induktions-kochherd

Info

Publication number: DE2609578A1
Application number: DE19762609578
Authority: DE
Inventors: Kouzi Funakoshi; Hideyuki Kominami; Takumi Mizukawa; Masatatsu Nakamura
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1975-03-07
Filing date: 1976-03-08
Publication date: 1976-09-16
Also published as: DE2609578C3; NL7602303A; NL173338C; US4065802A; FR2303438B3; AU1155976A; JPS51103333A; CA1069186A; NL173338B; FR2303438A1; SE413732B; DE2609578B2; GB1531365A; SE7602704L

Description

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8. März 1976

A1361-O5 MATSUSHITA ELECTRIC INDUSTRIAL CO., LTD.

1006, Oaza Kadoma, Kadoma-shi, Osaka, Japan

Wechselrichterschaltung mit Schutzvorrichtung für einen

Induktions-Kochherd

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wechselrichterschaltung und betrifft hierbei eine Schutzvorrichtung für die thyristorbestückte Schaltung.

Durch die Erfindung soll die Schutzvorrichtung der Wechselrichterschaltung für einen Induktions-Kochherd den Durchbruch von Schaltungsbestandteilen der Wechselrichterschaltung, insbesondere von Halbleiter-Bauelementen, durch hohe Spannungsstoße aufgrund plötzlicher Belastungsänderungen oder Kommutierungsstörungen eines Thyristors in der Wechselrichterschaltung verhindern.

Kurz dargestellt, ist die Erfindung verwirklicht bei einer Wechselrichterschaltung, deren Schutzvorrichtung Kommutierungsfehler des Thyristors dadurch feststellt, daß die Leitperiode des Thy-

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ristors eine gegebene Zeitspanne überschreitet oder daß eine an den Thyristor angelegte Spannung außerhalb einer gegebenen Spannungshöhe liegt, und daraufhin den Wechselrichter zum Verhindern des Durchbruchs des Thyristors und zum Vermindern der Anzahl von Schaltvorgängen eines Lextungsschalters, der eine endgültige Schutzvorrichtung darstellt, außer Betrieb setzt. Zusätzlich können gekoppelte Schalterbetätigungsvorrichtungen vorhanden sein, die bewirken, daß ein Schalter zum Betätigen einer Thyristorsteuerschaltung stets vor der Betätigung eines Schalters für eine Heizspule geschaltet wird, um so zu verhindern, daß aufgrund des Schaltens einer induktiven Belastung in der Wechselrichterschaltung eine Stoß-Hochspannung auftritt. Weiterhin kann eine Überheizungs-Schutzschaltung zum Feststellen eines ungewöhnlichen Temperaturanstiegs der Heizspule und eines abnormalen Belastungszustands zum Außerbetriebsetzen des Wechselrichters vorhanden sein.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und aus der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielhaft veranschaulicht, und zwar zeigen:

Fig. 1 eine selbstkommutierende Parallel-Wechselrichterschaltung mit einer Thyristor-Schutzschaltung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 und 3 Strom- und Spannungsverläufe bei einer Kommutierungsstörung der Wechselrichterschaltung nach Fig. 1;

Fig. 4 einen Blockschaltplan der Thyristor-Schutzschaltung;

Fig. 5 einen Schaltplan einer anderen Ausführungsform der Erfindung ;

Fig. 6 einen schematischen Querschnitt durch einen überhitzungs-Detektor und einen Heizabschnitt eines Induktions-Kochherds ;

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Fig. 7 eine perspektivische Ansicht des Überhitzungs-Detektors;

Fig. 8 einen Querschnitt durch ein in Fig. 7 gezeigtes Wärmeaufnahmeelement ;

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer überhitzungs-Schutzvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

Fig.10 einen Schaltplan zur schematischen Veranschaulichung der Schutzfunktion;

Fig.HA und 11B eine Seitenansicht eines bzw. einen Querschnitt durch einen Betätigungsmechanismus;

Fig.12 einen Schaltplan zur schematischen Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit verschiedenen Schutzvorrichtungen;

Fig.13 im einzelnen einen Verdrahtungsplan einer beispielsweisen Ausführung einer Steuerschaltung in Fig. 12.

Bei der folgenden Beschreibung der Erfindung sei zunächst ein erster Aspekt der Erfindung in den Vordergrund gestellt. Eine Induktionsheizvorrichtung verwendet üblicherweise einen Wech- \ selrichter, der mit einer hohen Frequenz von etwa einigen kHz bis einigen zehn kHz arbeitet, so daß wenn ein Thyristor, beispielsweise ein gesteuerter Siliciumgleichrichter, des Wechselrichters aufgrund einer Änderung der Belastungsbedingungen des zu heizenden Gegenstands nicht kommutiert, der Thyristor aus seinem leitenden Zustand durch den oszillierenden Strom ausgeschaltet wird. Die Sperrspannung am Thyristor nach dem Kommutierungsfehler ist sehr hoch und kann über der Durchbruchsspannung des Thyristors liegen, so daß dieser zerstört werden kann. Um einen solchen Durchbruch zu vermeiden, kann ein Thyristor mit höherer Durchbruchsspannung und mit höherer Grenzfrequenz seines Be-

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triebsbereichs verwendet werden, die Herstellung eines solchen Thyristors oder gesteuerten Siliciumgleichrichters ist jedoch nach gegenwärtiger Technik sehr schwierig. Da außerdem ein Strom, der bei vollständigem Versagen der Kommutierung im Thyristor fließt, mit Hilfe eines Lastschalters innerhalb einer Zeitspanne unterbrochen werden muß, die kürzer ist, als der Stoßstrombemessung des Thyristors entspricht, muß es sich um einen sehr schnellen Lastschalter handeln, etwa von einer Schaltzeit von wenigen Millisekunden. Derartige mechanische Hochgeschwindigkeitsvorrichtungen sind jedoch von kurzer Lebensdauer und der Wechselrichter muß so entworfen sein, daß die Zahl der Arbeitsgänge des Lastschalters zum Schutz des Thyristors minimalisiert ist.

Angesichts dieser Zusammenhänge wird nach der Erfindung die Tatsache, daß bei einem Ausfall der Kommutierung die eingeschaltete oder leitende Periode des Thyristors länger ist als im Normalbetrieb, wirksam ausgenützt, um die Torimpulsoszillation anzuhalten und so den Wechselrichter zu einem Bereitschaftszustand zu desaktivieren, ohne daß der Lastschalter geöffnet wird. Es ist jedoch nicht klar festgelegt, bei welcher Phase der Wechselstromversorgung der Kommutierungsfehler auftritt; erfolgt er nahe dem Scheitel (T/2) der Wechselstromspeisung, so kann die Sperrspannung des Thyristors seine Durchbruchsspannung übertreffen. Dieses Problem kann jedoch gelöst werden, indem die Sperrspannung des Thyristors festgestellt wird und in Antwort hierauf ein Gleichstrom an das Gatter angelegt wird, um den Thyristor durchzuschalten und den Lastschalter zu sperren. Auf diese Weise kann der Durchbruch des Thyristors verhindert werden und die Schaltzahl des Lastschalters, der die endgültige Schutzeinrichtung darstellt, vermindert werden.

Die selbstkommutierende Parallel-Wechselrichterschaltung gemäß Fig. 1 mit den Spannungs- und Stromverläufen an verschiedenen

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Schaltungspunkten im Fall eines Kommutierungsausfalls gemäß Fig. 2 und 3 umfaßt eine kommerzielle Stromquelle 1, einen Lastschalter 2, eine gleichrichtende Diodenbrücke 3, eine strombegrenzende Induktivität 4, eine Thyristor-Steuer- und Schutzschaltung 5, einen Thyristor 6 in Form eines gesteuerten Siliciumgleichrichters, eine Freiwerde-Diode 7, eine induktive Kommutierungsspule 8, einen Kommutierungskondensator 9, einen Filterkondensator 10 und eine Heizspule 11, die in der in Fig. 1 dargestellten Anordnung zusammengeschaltet sind.

Fig. 2 zeigt die Verläufe an verschiedenen Punkten des Wechselrichters nach Fig. 1 im Fall, daß der Kommutierungsausfall des Thyristors nahe der Scheitelphase erfolgt und die Sperrspannung des Thyristors einen gegebenen Wert übersteigt. Fig. 3 zeigt die Verläufe für den Fall, daß die Sperrspannung des Thyristors aufgrund des Kommutierungsausfalls den gegebenen Wert nicht übersteigt. In den Fig. 2 und 3 zeigt jeweils eine Zeile (a) den Anodenspannungsverlauf am Thyristor 6, eine Zeile (b) einen Strom

I durch den Thyristor 6 und einen Strom Ir. durch die Freiwerdes D

Diode 7, eine Zeile (c) einen Torimpulsverlauf und eine Linie d einen Schutzpegel für die Thyristor-Sperrspannung, der im folgenden als "Schutzpegel" bezeichnet wird. Eine Zeit T_n„ gibt die Leit- oder Einschaltperiode des Thyristors 6 an, T _ seine Sperrperiode, deren Dauer sich ändert, wenn der Kommutierungsfehler auftritt, und t bis t₅ bezeichnen die Zeiten der Torimpulse.

Der Betrieb der Schaltung, hinsichtlich deren Aufbau auf die Zeichnung verwiesen wird, wird unter Bezugnahme auf die Verlaufsdiagramme erläutert. Die Zeitspanne, während derer die Wechselrichterschaltung nach Fig. 1 normal arbeitet, liegt zwischen den Zeitpunkten t_n und t₀ in Fig. 2 und 3. Während dieser Zeitspanne ist der Betrieb folgendermaßen: Zum Zeitpunkt t wird der Thyristor 6 vom Torimpuls gemäß (c) durchgeschaltet und eine vorher im Kommutierungskondensator 9 gespeicherte Ladung bewirkt einen

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oszillierenden Strom aufgrund des Konunutierungskondensators 9 und der induktiven Koinmutierungsspule 8. Die positiven Teile I dieses Stroms fließen durch den Thyristor 6 und die negativen Teile I dieses Stroms fließen durch die Freiwerde-Diode 7, wie in Fig. 2 und 3 bei (b) gezeigt ist. Durch den Strom I durch die Freiwerde-Diode 7 wird der Thyristor 6 in Sperrichtung vorgespannt und abgeschaltet, so daß seine Anoden-Sperrspannung ansteigt. Der Kommutierungskondensator 9 bleibt bis zum Eintreffen des nächsten Torimpulses zum Zeitpunkt t₁ geladen, zu dem der Thyristor 6 wieder leitend wird, woraufhin sich der beschriebene Vorgang wiederholt.

Nach dem Zeitpunkt t„ tritt gemäß Fig. 2 ein Kommutierungsfehler auf, wobei die Ausschaltspannung des Thyristors 6 aufgrund des Kommutierungsfehlers den Schutzpegel d überschreitet. Zur Zeit t„ wird der Torimpuls angelegt und der Thyristor 6 wird leitend. Fließt jedoch aufgrund einer plötzlichen Belastungsänderung kein Strom I durch die Freiwerde-Diode 7, oder fließt er beispielsweise nur während einer Zeitspanne, die kürzer ist als die Freiwerdezeit des Thyristors 6, so wird dieser nicht sperrend und der Strom I durch den Thyristor 6 beginnt oszillierend anzusteigen. Um die Zeit der zweiten Periode des oszillierenden Stroms fließt der Strom I durch die Freiwerde-Diode 7, da die Resonanzfrequenz des Filterkondensators 10 des Wechselrichters und der Heizspule 11 im wesentlichen der Wiederholungsfrequenz der Torimpulse entspricht. Durch den Strom I durch die Freiwerde-Diode wird der Thyristor 6 gesperrt und die Anodenspannung beginnt zu einer Zeit t' (Fig.2) anzusteigen. Die leitende Zeit T des Thyristors 6 ist hierbei etwa zweimal so lang wie im normalen Betrieb. Gemäß der Erfindung wird die Dauer dieser leitenden Zeit T_n festgestellt, um den Torimpuls zu unterdrücken, wie später im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben wird. Der Torimpuls, der an sich zur Zeit t-, fällig wäre, tritt deshalb nicht auf. Andererseits ist die Anodenspannung des sperrenden

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Thyristors 6 der verbleibenden Spannung des Filterkondensators 10 und des Kommutierungskondensators 9 überlagert, und bei Erreichen des Pegels d durch die Sperr-Anodenspannung des Thyristors 6 zu einer Zeit t" fließt ein Gleichstrom durch das Gatter des Thyristors 6, wie im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben wird, so daß der Thyristor 6 leitend wird und bleibt, und der Lastschalter 2 sperrt.

Auch im Fall nach Fig. 3, bei dem die Sperr-Anodenspannung des Thyristors 6 aufgrund des Kommutierungsfehlers den Schutzpegel d nicht erreicht, wird bei einer verlängerten leitenden Zeit T_QN des Thyristors 6 der Torimpuls unterdrückt. Die Sperr-Anodenspannung steigt an, sie erreicht jedoch nicht den Schutzpegel d, der Wechselrichter wird also desaktiviert und verbleibt in diesem Zustand, wie in Fig. 3 nach der Zeit t_ eingezeichnet ist. Dieser Zustand wird als Bereitschaftszustand bezeichnet. Hierbei wird der Wechselrichter mit einer Speisespannung versorgt, er oszilliert jedoch nicht.

Die Thyristor-Steuer- und Schutzschaltung 5 gemäß Fig. 1 wird im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben. Der Schaltplan nach Fig. 4 zeigt auch den Thyristor 6 der Wechselrichterschaltung nach Fig. 1, während die anderen elektrischen Bestandteile der Wechselrichterschaltung nicht dargestellt sind, ferner einen Torimpulsoszillator 12, einen Impulsverstärker 13, eine Detektorschaltung 14 für Thyristor-Sperrspannungsabnormalitäten, eine Selbsthalteschaltung 15, eine Thyristor-Leitperioden-Detektorschaltung 16, die eine Bezugs-Leitperioden-Geberschaltung 17 und einen Thyristor-Leitperioden-Komparator 18 enthält, und eine Selbsthalteschaltung oder Zeitgeberschaltung 19. Die Fig. 4 zeigt keine speziellen Verwirklichungsmöglichkeiten für diese Blockfunktionen, es kann jedoch der Torimpuls-Oszillator 12 ein astabiler Multivibrator, der Impulsverstärker 13 ein transistorbestückter Schalterkreis, die Detektorschaltung 14 für Thyristor-Spannungsabnormalitäten eine Komparatorschaltung mit einer Bezugs-

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spannungsschaltung und einem Spannungskomparator sein, die
Selbsthalteschaltungen 15 und 19 können Thyristoren für niedrigen Signaleingang sein, die Bezugs-Leitperioden-Geberschaltung 17
kann ein monostabiler Multivibrator, der Thyristor-Leitperioden-Komparator 18 eine Spannungskomparatorschaltung, die die Zeitdauern von Spannungspegeln einer Bezugs-Leitperiode T und der
Thyristor-Leitperiode T_nT_ feststellt, und die Zeitgeberschaltung 19 ein Thyristor-Zeitgeber oder ein monostabiler Multivibrator
sein.

Im folgenden wird der Betrieb dieser Schaltungsanordnung erläutert. Während der normalen Betriebsspanne von t bis t„
(Fig. 2 und 3) erzeugt der Torimpulsoszillator 12 einen in Fig. 4 eingetragenen Impulsverlauf. Diese Impulse werden eingangsseitig dem Impulsverstärker 13 eingespeist, hierdurch verstärkt und weiterhin an das Gatter des Thyristors 6 angelegt. Wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben, wird der Thyristor 6 zu festen Zeiten leitend und sperrend. Das Ausgangssignal des Torimpulsoszillators 12 wird außerdem der Bezugs-Leitperioden-Geberschaltung 17 der Thyristor-Leitperioden-Detektorschaltung 16 eingespeist.
Wird eingangsseitig der Impuls des- Zeitpunkts t angelegt, so erzeugt die Bezugs-Leitperioden-Geberschaltung 17 ausgangsseitig
eine Bezugs-Leitperiode T , die gemäß der Geräteeinstellung etwas

länger dauert als die Leitperiode T-, des Thyristors während des normalen Betriebs. Im einzelnen ist die Thyristor-Leitperioden- ; Detektorschaltung 16 so entworfen, daß sie ein Ausgangssignal er-: zeugt, wenn T_QN länger ist als T , und kein .Ausgangssignal wäh- ! rend dec Normalbetriebs erzeugt, da dann die Leitperiode T^ des ' Thyristors 6 kürzer ist als die Bezugs-Leitperiode T . Die

Selbsthalteschaltung oder Zeitgeberschaltung 19 wird dann also : nicht betätigt und der Torimpulsoszillator 12 fährt fort zu j oszillieren. Da andererseits die Sperr-Anodenspannung des Thyristors 6 niedriger ist als der Schutzpegel d, erzeugt die Detektorschaltung 14 für Thyristor-Spannungsabnormalitäten kein Ausgangssignal und die Selbsthalteschaltung 15 wird nicht betätigt.

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Gemäß Fig. 2, wenn also die Sperrspannung des Thyristors 6 bei einem Kommutierungsfehler nahe der Scheitelphase den Schutzpegel erreicht, ist nach der Zeit t_ die Leitperiode T des Thyristors 6 aufgrund des Kommutierungsfehlers länger als die Bezugs-Leitperiode T , so daß der Thyristor-Leitperioden-Komparator 18 ein

Ausgangssignal erzeugt, das die Selbsthalteschaltung 19 erregt und dauernd oder zeitweise die Oszillation des Torimpulsoszillators 12 unterbricht. Da die Sperrspannung des Thyristors 6 ansteigt und den Schutzpegel d erreicht, erzeugt die Detektorschaltung 14 für Thyristor-Spannungsabnormalitäten ein Detektor-Ausgangssignal, so daß die Selbsthalteschaltung 15 selbsthaltend wird und den Impulsverstärker 13 auf Gleichstrom-Arbeitsweise schaltet, um zu einer Zeit t" (Fig.2) ein Gleichspannungssignal an das Gatter des Thyristors 6 anzulegen. Der Thyristor 6 kommt also in seinen leitenden Zustand und behält ihn bei, und sperrt den Lastschalter 2.

Erreicht andererseits gemäß Fig. 3 nach der Zeit t« die Sperrspannung des Thyristors 6 bei einem Kommutierungsfehler nahe der Phase des Nulldurchgangs nicht den Schutzpegel, so wird der gleiche Vorgang wie nach Fig. 2 wiederholt, bis die Leitperiode T des Thyristors 6 festgestellt wird und die Oszillation des Torimpulsoszillators 12 unterdrückt wird. Da jedoch die Sperrspannung des Thyristors 6 trotz ihres Anstiegs nicht den Schutzpegel d erreicht, tritt die Detektorschaltung 14 für Thyristor-Spannungsabnormalitäten nicht in Aktion, die Selbsthalteschaltung 15 arbeitet nicht und der Wechselrichter bleibt in seinem Bereitschaftszustand stehen. Der Torimpulsoszillator 12 wird also dauernd oder für eine gegebene Zeitspanne durch die Selbsthaiteschaltung 19 angehalten. Handelt es sich bei der Schaltung um eine Zeitgeberschaltung, so wird der Wechselrichter nach Ablauf der gegebenen Zeit wieder in Gang gesetzt.

Wie beschrieben, wird gemäß der Erfindung der Durchbruch durch

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eine Doppelschutzschaltung verhindert, die sowohl die Leitperiode des Thyristors als auch die Sperrperiode des Thyristors zu dessen Schutz feststellt und so einen zwangsläufigen Schutz des Thyristors bewirkt. Wird diese Schaltung mit einer Nullphasen-Start- und Stoppschaltung für den Wechselrichter oder einer sogenannten Nullvolt-Schaltschaltung kombiniert, so kann der Wechselrichter in seinem Bereitschaftszustand angehalten werden, wenn der Thyristor aufgrund einer unnormalen Belastungsbedingung am Start nicht kommutiert, so daß die Schaltzahl des Lastschalters vermindert ist und die Zuverlässigkeit der Wechselrichterschaltung zur Verwendung bei der Induktionsheizung an Herden erhöht wird.

Ein zweiter Effekt der Erfindung bezieht sich auf eine vorübergehende hohe Stoßspannung, die in einer Schaltung mit einer induktiven Belastung wie etwa in der Wechselrichterschaltung des Induktions-Kochherds bei einer plötzlichen Änderung der Konstanten des Oszillatorkreises aufgrund des Umschaltens oder des Anschließens der induktiven Belastung während der Oszillation entsteht. Diese Stoßspannung kann Bauelemente, insbesondere Halbleiterbauelemente wie gesteuerte Siliciumgleichrichter, zerstören. Zur Vermeidung des Schaltens im Oszillatorkreis ist ein System zur Steuerung der Leistung üblich, die während der Oszillation kontinuierlich geändert werden kann. Ein solches kontinuierliches änderbares Leistungssteuersystem hat den Nachteil, daß im Fall des Anschlusses einer Mehrzahl von Heizspulen die Ausgangsströme der einzelnen Heizspulen einander stören.

Bei einer Schaltung nach Fig. 5 ist die den Strom liefernde Diodenbrücke 3 mit der Stromquelle 1 über einen Lastschalter 20 verbunden. An die Brücke 3 schließt wiederum die Reihenschaltung aus der strombegrenzenden Induktivität 4 und dem Thyristor 6, der ein gesteuerter Siliciumgleichrichter sein kann und dem die Diode 7 antiparallel geschaltet ist, an. Auch hier ist der

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Thyristor 6 durch die Reihenschaltung der induktiven Kommutierungsspule 8 und des Kommutierungskondensators 9 überbrückt. Die Heizspule 11 ist wahlweise mit einem Filterkondensator 10a oder mit einem Filterkondensator 10b über einen Schalter 21 in Reihe geschaltet und dem Kommutierungskondensator 9 parallelgeschaltet. Mit der Steuerklemme des Thyristors 6 ist eine Steuer- . schaltung 23 verbunden, die über einen Leistungstransformator 22 gespeist wird, der an die Eingangsklemmen der die Stromversorgung betreibenden Diodenbrücke 3 angeschlossen ist. Mit der Steuerschaltung 23 ist ein Schalter 24 verbunden, der in gekoppelter Beziehung zum Schalter 21 von einem Betätigungsmechanismus 25 betätigt wird, der sicherstellt, daß das Schalten des Schalters 24 ■ immer mit zeitlichem Vorsprung zum Schalten des Schalters 21 er- ' folgt. Der Schalter 24 öffnet also unmittelbar vor dem Umschalten des Schalters 21 und schließt wiederum nach der Vollendung des Umschaltens des Schalters 21.

Ist der Lastschalter 20 geschlossen, so schwingt die Wechselrichterschaltung unter Leistungsverbrauch in einer zu erhitzenden Pfanne 26, die im Bereich der Heizspule 11 angeordnet ist. Um die von der Pfanne 26 verbrauchte Leistung zu verändern, kann der ; Filterkondensator durch Umschalten des Schalters 21 von 10a auf 10b geändert werden. Würde in diesem Fall nur der Schalter 21 be-j tätigt, so würden die Bauteile des Wechselrichters wie etwa der Thyristor durch eine entstehende Stoßspannung in Mitleidenschaft gezogen; durch den Betrieb des Betätigungsmechanismus 25 so, daß der Schalter 24 in der Steuerschaltung 23, der zur Übersichtlichkeit außerhalb der Schaltung 23 dargestellt ist, vor dem Umschalten des Schalters 21 geöffnet wird, wird die Nullphasen-Detektorschaltung in der Steuerschaltung 23 so betrieben, daß sie die Oszillation zur Zeit der Nullphase der Stromspeisung unterbricht, und der Schalter 21 öffnet bei angehaltener Oszillation.

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Die Steuerschaltung 23 kann den Torimpulsosziliator 12/ den Impulsverstärker 13 und Selbsthalteschaltung 19 gemäß Fig. 4 sowie einen später beschriebenen Oszillationsunterdrückung-Signalgenerator 38 gemäß Fig. 13 enthalten. Der Betätigungsmechanismus kann irgendeinen Aufbau haben, der sicherstellt, daß das Schalten des einen der beiden Schalter vor dem des anderen erfolgt, beispielsweise kann ein Betätigungsmechanismus gemäß Fig. 11A und 11B verwendet werden. Mit diesem Betätigungsmechanismus wird der Schalter 21 erst nach Ablauf einer Zeitspanne umgeschal-¹ tet, die länger ist als eine Halbperiode der Stromversorgung von der Stromquelle 1, seit der Schalter 24 geöffnet ist. Der die Unterdrückung der Oszillation steuernde Schalter 24 ist normaler-·' weise geschlossen und wird kurzzeitig geöffnet, wenn der Schalter zum Anhalten der Oszillation des Wechselrichters betätigt wird. Beim Drehen eines beweglichen Bauteils 50 (Fig.11B) im Gegenuhrzeigersinn nach Fig. 11A wird ein beweglicher Rahmen 51 angehoben und löst einen Hebel 55, der bei e eine bewegliche Feder 52 vorgeschoben hält, so daß der Schalter 24 öffnet. Bei weiterer Drehung des beweglichen Bauteils 50 wird der bewegliche Rahmen , 51 voll bis zu seiner oberen Grenzstellung angehoben, so daß das Drehmoment des beweglichen Bauteils 50 auf ein Antriebselement übertragen wird, das seinerseits mit einem Vorsprung das Schalt- ■ stück des Schalters 21 vom in der Zeichnung (Fig.11A) linken zum rechten festen Schaltstück umschaltet und entlang einer gestrichelt eingezeichneten Linie g-f stehenbleibt, wobei eine Lagerkugel bei g einrastet. Wird die auf den beweglichen Bauteil 50 ausgeübte Kraft weggenommen, so fällt der bewegliche Rahmen 51 aufgrund der Wirkung einer schnellen Feder 54 nach unten und schiebt mit dem Hebel 55 die bewegliche Feder 52 an den Punkt f, wodurch der Schalter 24 wieder geschlossen wird. Bei der Bewegung des beweglichen Bauteils 50 wird der Schalter 24 also sogleich geöffnet, um den Wechselrichter beim nächsten Nulldurchgangsimpuls anzuhalten, und sodann bestimmt der Betätigungsme-

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chanismus die zeitliche Verzögerung zum Umschalten des Schalters 21. In Fig. 11A sind noch weitere Schalter 21' und 21", deren gegenüberliegende feststehende Schaltstücke nicht dargestellt sind, außer dem Schalter 21 enthalten. Diese Schalter 21' und 21" werden benötigt, wenn mehr als eine Heizspule vorhanden sind, so daß eine geeignete Heizspule selektiv verwendet werden kann.

Wie beschrieben, können im Rahmen der Erfindung durch Betätigung nur des Betätigungsmechanismus 25 die Konstanten, nämlich die Induktivität und/oder die Kapazität, im Wechselrichter leicht geändert werden und kann dabei die aufgrund des ümschaltens des Schalters 21 auftretende Stoßspannung reduziert werden, wobei gleichzeitig der Schwingungsstart und der Schwingungsstopp zur Nulldurchgangsphase durchgeführt werden und somit der Einfluß der beim Start oder Stopp der Oszillation auftretenden Stoßspannung minimalisiert ist, so daß die Bestandteile wie etwa der Thyristor 6 sehr gut geschützt werden können.

Da die Konstanten im Wechselrichter im Rahmen der Erfindung leicht geändert werden können und aufeinanderfolgend die Kapazitäten der Filterkondensatoren 10a, 10b veränderbar sind, so daß die Spannung an der Heizspule 11 auf einem festen Wert gehalten wird, hängt selbst, wenn eine Mehrzahl von Heizspulen im Betrieb ist, die von der Pfanne 26 verbrauchte Leistung nicht von der An-' Wesenheit oder Abwesenheit einer zusätzlichen Heizspule 11' mit einem Kondensator 10a und einer Pfanne 26' ab und es tritt keine Leistungsstörung zwischen den Heizspulen auf.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft den Fall, daß beim Induktions-Kochherd, wenn versehentlich eine leere Pfanne im Herd angeordnet und überhitzt wird, die Wärme von der sich auf sehr hoher Temperatur befindlichen Pfanne über eine Deckplatte, auf der die Pfanne angeordnet ist, übertragen wird, so daß die Tempe-

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ratur der Heizspule durch Wärmestrahlung von dieser Deckplatte erhöht wird und die Isolierung zwischen den Leitern der Heizspule verschlechtert wird, bis schließlich zwischen diesen ein Kurzschluß auftritt. Es ist also zweckmäßig, die Ausgangsleistung des Herds mit Hilfe einer überhitzungs-Schutzeinrichtung zu steuern, um das Überheizen einer leeren Pfanne zu verhindern und die Heizspule zu schützen. Das beste Verfahren, die erhöhte Temperatur der Heizspule in stabiler und einfacher Weise in einem Detektorabschnitt der überhitzungs-Schutzeinrichtung festzustellen, wäre der Einbau eines Thermistors in die Heizspule. Vom Standpunkt der Isolierung zwischen dem Thermistor und der Spule und der Herstellung hiervon ist dies jedoch sehr schwierig, so daß eher die Spulentemperatur an einem außerhalb der Spule befindlichen Ort festgestellt wird. Dieser Ort sollte jedoch möglichst nahe an der Spule gewählt sein, so daß die Temperatur an diesem Ort stets eine feste Beziehung zur Temperatur der Heizspule hat und die festgestellte Temperatur nicht davon beeinflußt wird, ob die Stellung der Pfanne etwas von dem Ort unmittelbar oberhalb der Heizspule abweicht.

Im Rahmen der Erfindung kann ein Überhitzungs-Schutzmechanismus für den Induktions-Kochherd unter Beachtung der erläuterten Erfordernisse geschaffen werden. Eine Deckplatte 27 gemäß Fig. 6, ; auf der ein Kochgefäß wie etwa eine Pfanne 28 angeordnet ist, besteht aus nichtmagnetischem, hitzefestem Material von niedriger ι Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise aus keramischem Glas. Unter der Deckplatte 27 befindet sich eine ringförmige Heizspule 29 mit hohlem Querschnitt, durch den sich ein Tragpfosten 30 erstreckt, dessen unteres Ende festgelegt ist. Am oberen Ende des Pfostens j 30 ist ein Wärmeaufnahmeelement 31, um das eine Feder 32 gewickelt ist, in der in Fig. 7 dargestellten Weise montiert. Das Wärmeaufnahmeelement 31 hat eine glatte Oberfläche und bleibt, wenn es an die Unterseite der Deckplatte 27 gedrückt wird, auf-

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grund der Wirkung der Feder 32 in einer Stellung engen Berührungskontakts. Das Wärmeaufnahmeelement 31 kann aus nichtferrischem Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit bestehen, das nicht leicht induktiv heizbar ist, wie etwa aus Aluminium. In das Wärmeaufnahmeelement 31 ist ein Thermistor 33 (Fig.8) eingebettet, der die Überhitzung der Deckplatte 27 verhindert.

Die Überhitzungs-Schutzschaltung arbeitet folgendermaßen: Wird die Pfanne 28 aufgrund einer Leeraufheizung auf eine hohe Temperatur erhitzt, so wird Wärme durch die Deckplatte 27 und das Wärmeaufnahmeelement 31 übertragen und der Widerstand des Thermistors 33 ändert sich. Dieses Signal wird an einen nicht dargestellten Verstärker angelegt, der ein Relais zum Abschalten der Stromversorung für den Schutz der Heizspule 29 ansteuert.

Ersichtlich kann also die überhitzung der Spule durch die einfache Maßnahme der Temperaturmessung an der Unterseite der Deckplatte festgestellt werden, ohne daß die schwierige Arbeit des Montierens des Thermistors unmittelbar auf der Heizspule erforderlich ist, und die Feststellung wird unter sehr stabilen Bedingungen durchgeführt, da das Wärmeaufnahmeelement durch die Feder in engem Kontakt mit der Deckplatte bleibt. Da sich außerdem der Meßpunkt im Zentrum des hohlen Querschnitts der Heizspule befindet, wird die festgestellte Temperatur nicht etwa dadurch beeinflußt, daß die Stellung der Pfanne etwas von der Mittelstellung der Spule abweicht. Außerdem ergibt sich für den Fall eines Austauschs einer defekten Heizspule durch die beschriebene Konstruktion eine günstige Reparierbarkeit, da der Detektorabschnitt von der Heizspule getrennt ist.

Die Erfindung betrifft also die Schutzvorrichtung gegen das Auftreten des Falles, daß die Temperatur der Heizspule eine zulässige Grenztemperatur während des Betriebs des Induktions-Kochherds

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übersteigt. Dies kann in zwei Fällen auftreten,nämlich erstens wenn eine leere Pfanne versehentlich aufgeheizt wird und die abgestrahlte Hitze von der Pfanne durch die Deckplatte so befördert wird/ daß die Temperatur der Heizspule ansteigt und die Isolation zwischen deren Leitern verschlechtert wird, oder zweitens wenn eine nichtmagnetische Belastung wie etwa eine Aluminiumpfanne verwendet wird, somit der effektive Widerstand der Belastung sehr niedrig wird und ein hoher Strom durch die Heizspule fließt. Dieser Strom erreicht mehr als die zweifache Höhe des Stroms bei Verwendung einer magnetischen Pfanne, so daß die Heizspule sich erwärmt und schließlich ausbrennt. Aus diesem Grund ist es notwendig, die Heizspule vor der von der leeren Pfanne abgestrahlten Hitze und vor einem überstrom zu schützen.

Fig. 9 zeigt ein Beispiel einer solchen Schutzvorrichtung, mit der Deckplatte 27, der Heizspule 29, dem Thermistor 33 und weiterhin einem Heizspulenträger 34, einer Strommeßspule 35 und einer Speiseleitung 36. '

Zunächst wird die überhitzungs-Schutzvorrichtung für beliebige durch die leere Pfanne verursachte thermisch abnormale Erscheinungen beschrieben. Der Thermistor zum Feststellen der abnormalen hohen Temperatur ist im Zentrum der Heizspule nahe der Rück- _} seite der Deckplatte 27 und nahe der Heizspule 29 angeordnet, um eine hohe Antwort und eine genaue Messung selbst dann sicherzustellen, wenn die Stellung der Pfanne etwas abweicht. Wird die Umgebung der Heizspule aufgrund der von der aufgeheizten leeren Pfanne abgestrahlten Wärme auf eine hohe Temperatur erhitzt, so erhöht sich der Widerstand des Thermistors. Eine am Thermistor anliegende Spannung übersteigt einen Bezugspegel, der dem Thermistorpegel bei der zulässigen Grenztemperatur der Heizspule entspricht, und über einen Temperaturpegelkomparator 37 wird vom Oszillationsunterdrückungs-Signalgenerator 38 ein Stoppsignal zum Anhalten eines Wechselrichters 39 (Fig.10) erzeugt.

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Im Bemühen um einen Überhitzungsschutz für elektrisch abnormale Erscheinungen, die auftreten, wenn z.B. eine Aluminiumpfanne verwendet und deshalb ein überstrom durch die Heizspule bewirkt wird, der die Spule ausbrennt oder die Isolation zerstört, kann zur Steuerung des Oszillators der überstrom erfaßt werden. Um den Strom zu erfassen, kann ein niedriger Widerstand eingesetzt oder ein Stromwandler verwendet werden. Da an die Heizspule eine hohe Spannung angelegt wird, wird der Kern der Strommeßspule 35 auf die Strom-Speiseleitung 36 der Heizspule 29 aufgefädelt und der Strom von der um den Kern gewickelten Spule abgenommen (Fig.9,10). Der abgenommene Strom wird in einem spannungsverdoppelnden Gleichrichter 40 gleichgerichtet, dessen Ausgangssignal hinsichtlich seiner Höhe von einem Stromhöhenkomparator 41 mit einem Bezugspegel verglichen wird, der durch den maximal zulässigen Heizspulenstrom unter Normalbedingungen bestimmt ist. Übersteigt die Höhe des Heizspulenstroms den Bezugspegel, so bewirkt das Ausgangssignal des Komparators 41, daß der Oszillationsunterdrückungs-Signalgenerator 38 ein Unterdrückungssignal zum Unterbrechen der Oszillation des Wechselrichters 39 abgibt.

Mit dieser Schutzvorrichtung gegen überhitzung unterbricht, wenn ein Kochgefäß wie etwa eine leere, auf eine hohe Temperatur aufgeheizte Platte angeordnet ist und die hiervon abgestrahlte Wärme zur Heizspule zu deren Aufheizung übertragen wird, der Oszillator seine Schwingungen bei einer Temperatur unterhalb der zulässigen Grenztemperatur der Heizspule, die sich wieder abkühlen kann. Außerdem kann der Strom durch die Heizspule festgestellt werden und, wenn eine Aluminiumpfanne verwendet wird und der durch die Heizspule dann fließende Strom diese erhitzt, die Schwingung des Oszillators bei einem noch unterhalb des zulässigen GrenzStroms für die Heizspule liegenden Strom abgeschaltet werden, so daß die Heizspule wieder abkühlen kann.

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Fig. 12 zeigt eine Ausführungsform, bei der alle Aspekte der Erfindung zusammengefaßt sind. Eine darin enthaltene Steuerschaltung 23A kann durch geeignete Kombination der Thyristor-Schutzschaltung nach Fig. 4, der Steuerschaltung 23 nach Fig. 5 und der Steuerschaltungsteile 37, 38, 40, 41 für den überhitzungsschutz gemäß Fig. 10 konstruiert sein. Ein Beispiel hierfür ist in Fig. 13 dargestellt.

In der Steuerschaltung nach Fig. 13 sind der Torimpulsoszillator 12, der Impulsverstärker 13, die Detektorschaltung 14 für Thyristor-Spannungsabnormitäten, die Selbsthalteschaltung 15, die Bezugs-Leitperioden-Geberschaltung 17, der Thyristor-Leitperioden-Komparator 18, die Selbsthalteschaltung 19, der Komparator für den Überhitzungsschutz, der Oszillationsunterdrückungs-Signalgenerator 38, der spannungsverdoppelnde Gleichrichter 40, der Stromhöhenkomparator 41 und die den Lexstungstransformator 22 enthaltende Eingangsschaltung enthalten. Diese Schaltungen können im einzelnen vom Fachmann aufgrund der angegebenen Funktionen leicht erstellt werden. Fig. 13 zeigt ein Beispiel für die Verdrahtung im einzelnen.

Die Wirkungsweise der Schaltungen wird im folgenden kurz erklärt.

1. Torimpulsoszillator 12:

Ein oszillierender IC 103 enthält zwei Komparatoren und die Schwingungsperiode wird durch das Laden und Entladen eines Kondensators 102 bestimmt. Ausgehend von einem Zustand, bei dem die Ladung des Kondensators 102 Null ist, wenn eine Speisespannung V₂ angeschaltet wird, beginnt am Kondensator 102 die Aufladung über Widerstände 100 und 101. Erreicht der Ladepegel eine Höhe des Komparators im IC 103, so ändert sich das Komparator-Ausgangssignal von H nach L und die Ladung im Kondensator 102 wird über den Widerstand 101 entladen, bis sie den Pegel des anderen Komparators im IC 103 erreicht, worauf-

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hin sich das Ausgangssignal vom Pegel L zum Pegel H ändert und der Kondensator 102 wieder aufgeladen wird. Das Ausgangssignal des IC 103 wird in einem NICHT-Glied 104 invertiert, wodurch der dargestellte Impulszug hergestellt wird.

2. Impulsverstärker 13:

Das vom NICHT-Glied 104 erzeugte Signal macht Transistoren 105 und 106 leitend, wenn es den Pegel H hat. Während der Leitperiode des Transistors 106 wird der Thyristor 6 über einen Widerstand 107 mit Gatterstrom gespeist und leitend.

3. Detektorschaltung 14 für Thyristor-Spannungsabnormalitäten: Die Anoden-Kathoden-Spannung des Thyristors 6 im Betrieb ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Diese Spannung und der Schutzpegel d, bei der ein Spannungskomparator 110 anspricht, werden durch Widerstände 111 bis 114 bestimmt. Arbeitet der Wechselrichter normal, so erreicht die Spannung nicht den Schutzpegel d, so daß die durch die Widerstände 113, 114 geteilte Spannung des Thyristors niedriger ist als eine durch !

die Widerstände 111 und 112 bestimmte Bezugsspannung. Das i Ausgangssignal des Komparators 110 hat also den Pegel L. Er- ! reicht die Sperrspannung des Thyristors 6 den Schutzpegel d aufgrund eines Kommutierungsfehlers, so nimmt das Ausgangssignal des Komparators 110 den Pegel H an.

4. Selbsthalteschaltung 15:

Ist die Sperrspannung des Thyristors 6 normal, so ist das Ausgangssignal des Komparators 110 auf dem Pegel L und ein Thyristor 109 wird nicht getriggert. Steigt die Sperrspannung des Thyristors 6 anormal an und nimmt das Ausgangssignal des Komparators 110 den Pegel H an, so wird der Thyristor 109 getriggert und wird leitend, woraufhin der Transistor 106 leitend wird und ein stetiges Gleichstrom-Triggersignal unter Blockieren des Schalters 2 an den Thyristor 6 anlegt.

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BAD ORIGINAL

Bezugs-Leitperioden-Geberschaltung 17: j

Die Bezugs-Leitperioden-Geberschaltung 17 triggert einen als IC ausgebildeten monostabilen Multivibrator 117 beim Anstieg des Ausgangssignals des Torimpulsoszillators 12. Die Arbeitsperiode des monostabilen Multivibrators 117 ist durch einen Widerstand 116 und einen Kondensator 115 bestimmt. Die Rückkippzeit T ist in der Zeichnung angedeutet. ■

Thyristor-Leitperioden-Komparator 18: j Die Spannung vom Thyristor 6 wird über einen Spannungskompa- ; rator 121 geformt und sie wird über einen invertierenden Eingang des Spannungskomparators so angeschlossen, daß das ,. Ausgangssignal des Spannungskomparators den Pegel L annimmt, wenn der Thyristor 6 sperrt, und den Pegel H, wenn der Thyristor 6 leitet. Die Leitperiode des Thyristors 6 ist in ■ dieser Figur mit T angegeben, und T ist normalerweise auf I länger als T während des Normalbetriebs eingestellt. Wer- '. den also die beiden Eingänge von einem NAND-Glied 120 zwi- ; sehen den Zeiten t und t.. beobachtet, so zeigt sich, daß ; zwischen t und t an einem Eingang L anliegt, während am an- !

US- j

deren Eingang L in der Zeit der·T_QN-Periode nach t_Q bis t. anliegt, unter der Bedingung T^T- liegt an einem der Eingänge des NAND-Glieds 120 zu beliebiger Zeit L und an seinem Ausgang tritt H auf. Infolgedessen ist das Ausgangssignal eines NICHT-Glieds 118 auf L und ein Thyristor 108 wird nicht getriggert. Wird aufgrund des Kommutationsfehlers die Leitperiode T des Thyristors 6 länger als die Rückkippseite T , so wird die Zeit des Η-Pegels des Ausgangssignals des Spannungskomparators 121 länger und nach Ende der Rückkippzeit T liegt an beiden Eingängen des NAND-Glieds 120 der Pegel H art und dieses Glied 120 erzeugt einen Ausgangspegel L, die NICHT-Schaltung 118 erzeugt einen Ausgangspegel H und der Thyristor 108 wird getriggert.

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7. Selbsthalteschaltung 19:

Während des normalen Betriebs des Wechselrichters erzeugt das NICHT-Glied 118 kein Ausgangssignal und der Thyristor 108 wird nicht getriggert. Wird aufgrund eines Kommutierungsfehlers die Leitperiode des Thyristors 6 abnormal lang, so erzeugt das NICHT-Glied 118 einen Ausgangspegel H, der den Thyristor 108 leitend macht. Beim Durchschalten des Thyristors 108 nimmt eine Rückstellklemme des oszillierenden IC 103 den Pegel L an und der IC 103 beendet das Oszillieren. Außerdem wird der Kondensator 102 entladen, um Anfangsbedingungen zu schaffen.

8. Temperaturpegelkomparator 37:

Der Temperaturpegelkomparator oder die Überhitzungsschutzschaltung 37 besteht aus einer Serienschaltung von Thermistoren 33 und 33' mit einer positiven Widerstandsänderungcharakteristik oder einem sogenannten positiven Temperaturkoeffizienten und aus einem Spannungskomparator 124. Erreicht die Temperatur der Thermistoren 33 und 33' ihre vorgegebene Temperatur, so steigt ihr Widerstand steil an, das Ausgangssignal des Spannungskomparators 124 geht von L auf H über und macht kontinuierlich einen Transistor 122 leitend. Bei normaler Temperatur arbeitet der Spannungskomparator nicht und sein Ausgangssignal verbleibt auf L.

9. Oszillationsunterdrückungs-Signalgenerator 38:

Der Oszillationsunterdrückungs-Signalgenerator 38 bildet einen Nullspannungsschalter, der das Oszillieren oder das Ende des Oszillierens in Synchronismus mit der Nulldurchgangsphase der Stromquelle 1 durchführt. Mit der Nulldurchgangsphase der Stromquelle 1 ist ein Nullvolt-Impuls synchronisiert, der an den T-Eingang eines D-Flipflops 123 angelegt ist. Geht das D-Eingangssignal des Flipflops 123 von ijauf H über, so nimmt ein Ausgangssignal Q beim Anstieg des nächsten

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Nullvolt-Impulses, der an den Eingang T angelegt wird, den
Pegel H an. Die Rückstellung des oszillierenden IC 103 wird also gelöst und der IC 103 beginnt zu oszillieren und es
werden Triggerimpulse an den Thyristor 6 angelegt. Das Ausgangssignal des Temperaturpegelkomparators 37 und Ausgangssignale der später beschriebenen Schaltungen 40 und 41 zur
Hexzspulenstromfeststellung sind an den Transistor 122 angelegt. Bei normalem Betrieb des Wechselrichters werden die
Ausgangssignale nicht erzeugt und der Eingang D des Flipflops 123 bleibt auf H. Beim Auftreten abnormaler Bedingungen wird der Transistor 122 leitend, woraufhin der oszillierende IC 103 zur Anstiegszeit des nächsten Nullvolt-Impulses am Eingang T zurückgestellt wird und der Wechselrichter stehenbleibt. Andererseits wird die Erzeugung des Nullvolt-Impulses von einem Spannungskomparator 144, einer von Widerständen 145 und 146 bestimmten Bezugsspannung und von Widerständen 147 und 148, die den pulsierenden Strom von der
Stromquelle 1 nach der Vollweggleichrichtung teilen, bestimmt. Das Ausgangssignal des Spannungskomparators 144 nimmt den Pegel L nahe der Nulldurchgangsphase der Spannung von der
Stromquelle 1 an. Der die Oszillationsunterdrückung steuernde Schalter 24 ist eingeschaltet, während der Wechselrichter schwingt, und ist ausgeschaltet, während die Oszillation des Wechselrichters unterdrückt ist. Ein Signal vom Schalter 24 wird über einen Transistor 149 invertiert und steuert die D-Eingangsklemme des T-Flipflops 123 an.

10. Spannungsverdoppelnder Gleichrichter 40:

Der Strom durch die Heizspule 11 oder 11' wird vom Stromwandler 35 bzw. 35' festgestellt, dessen Ausgangssignal durch
Dioden 140 bis 143 und Kondensatoren 136 und 139 über Lastwiderstände 137 und 138 zu Gleichstrom gleichgerichtet wird. Die Gleichrichterschaltung ist so geschaltet, daß sie den

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höchsten Strom in irgendeiner aus der Mehrzahl der Heizspulen feststellt. Der Spannungsverdoppler dient der Peststellung der Spitzen-Spitzen-Spannung des Heizspulenstroms.

11. Stromhöhenkomparator 41:

In den vorhergehenden Erläuterungen des Oszillationsunterdrückungs-Signalgenerators 38 wurden die spannungsverdoppelnde Gleichrichterschaltung 40 und der Komparator 41 als Heizspulenstrom-Detektorschaltung beschrieben. Erreicht ^; das Ausgangssignal des spannungsverdoppelnden Gleichrichters 40 den von Widerständen 134 und 135 bestimmten Bezugs- ^[ pegel des Komparators 41, was erfolgt, wenn ein abnormal hoher Strom durch die Heizspulen 11 oder 11" fließt, so wird das Ausgangssignal eines Spannungskomparators 133 zu H und macht den Transistor 122 leitend. Die Oszillation wird dadurch angehalten.

12. Stromversorgungsschaltung einschließlich Transformator 22: Die Stromversorgungsschaltung richtet vollwegmäßig das Ausgangssignal des Transformators 22 mit Dioden 125 bis 128 gleich und gibt einen mit 120 Hz pulsierenden Strom für den Nullvolt-Impuls und zusätzlich übsr eine in Reihe geschaltete Diode 129 ab. Dieser pulsierende Strom wird von einem Kondensator 130 geglättet, was zur Spannung +V_rr, ₁ führt, die über einen Widerstand 131 und eine Zenerdiode 132 stabilisiert wird, um die stabilisierte Gleichspannungsspeisung von +V_cc2 zu bewirken.

- Patentansprüche - 24 -

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Claims

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Patentansprüche

Wechselrichterschaltung mit Schutzvorrichtung für einen Induktions-Kochherd, mit einer Heizspule zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfelds, einem Thyristor-Wechselrichter zum Liefern eines Wechselstrom von überschallfrequenz an die Heizspule und einer Steuereinrichtung zum Steuern des Thyristor-Wechselrichters, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzvorrichtung (5;14,15,16) Kommutationsfehler des Thyristors (6) feststellt und ein Unterdrückungssignal an die Steuereinrichtung (5;12,13,19;23,23A) zum Anhalten des Betriebs des Wechselrichters abgibt.

Wechselrichterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Schutzvorrichtung (5;14,15,16) eine Thyristor-Leitperioden-Detektorschaltung (16) zum Feststellen, wenn die Zeitspanne der elektrischen Leitung des Thyristors von einer gegebenen Länge abweicht, und eine Spannungsdetektorschaltung (14) zum Feststellen, wenn die am Thyristor (6) anliegende Spannung von einer gegebenen Spannungshöhe abweicht, aufweist.

Wechselrichterschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich- ; net, daß die Thyristor-Leitperioden-Detektorschaltung (16) feststellt, daß die Zeitspanne der elektrischen Leitung des Thyristors (6) zu Beginn des Thyristorwechselrichters die j

j vorgegebene Zeit übertrifft, zur Beendigung einer der Erzeu- i gung eines Torimpulses dienenden Oszillation durch die Steu- j ereinrichtung (5;12,13,19;23,23A) zum Anhalten des Wechsel- I

richters in seinem Bereitschaftszustand ohne Blockieren eines Lastschalters (2,20).

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4. WechselrichterSchaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsdetektorschaltung (14) feststellt, daß die Sperrspannung des Thyristors (6) die gegebene Höhe übersteigt, und zwangsläufig einen Gleichstrom an das Steuergatter des Thyristors über die Steuereinrichtung zum Einschalten des Thyristors für das Blockieren eines Lastschalters anlegt.

5. Wechselrichterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (23,23A) für den Thyristor-Wechselrichter einen Schalter (24) zum Steuern des Starts und Stopps seines Betriebs enthält und zur Wechselrichterschaltung weiterhin ein Schalter (21) für die Heizspule und ein Betätigungsmechanismus (25) gehören, der den Schalter (24) für den Generator und den Schalter (21) für die Heizspule miteinander so koppelt, daß der Betrieb des Generator-Schalters (24) stets vor dem Betrieb des Heizspulenschalters erfolgt.

6. Wechselrichterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (5;12,13,19) für den Wechselrichter einen Torimpulsgenerator (12) und einen Oszillationsunterdrückungs-Signalgenerator (38) enthält, welch letzterer ein Ausgangssignal an den Torimpulsgenerator (12) abgibt und die Oszillation und die Beendigung der Oszillation in Synchronismus mit einer Nulldurchgangsphase der Stromquelle (1) steuert, und daß die Wechselrichterschaltung weiterhin eine Detektoreinrichtung (33,33·,37,35,35',40,41) zum Feststellen abnormaler Belastungsbedingungen der Heizspule enthält, durch die bei abnormalem Belastungszustand der Oszillationsunterdrückungs-Signalgenerator (38) ein Unterdrückungssignal auf ein Signal von dieser Detektoreinrichtung zum Anhalten des Betriebs des Wechselrichters erzeugt.

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7. Wechselrichterschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung zum Entdecken der abnormalen Belastung eine Einrichtung (35,35',40,41) umfaßt, die feststellt, ob ein durch die Heizspule fließender Strom von der gegebenen Stromhöhe abweicht, mit Hilfe eines in einer Spule fließenden Stroms, die um einen Stromfeststellungs-Kern (35) gewickelt ist, der mit der Speiseleitung (36) der Heizspule (29) verbunden ist.

8. WechselrichterSchaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung für die abnormalen Belastungsverhältnisse eine Einrichtung zum Feststellen, ob eine an die Heizspule angelegte Spannung von einer gegebenen Höhe abweicht, enthält.

9. Wechselrichterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (30 bis 33) zur Überhitzungsverhinderung, die einen abnormalen Temperaturanstieg der Heizspule (29) durch eine Temperatur an der Rückseite einer Platte (27), auf die ein Kochgeschirr (28) zu stellen ist, feststellt, um den Betrieb des Wechselrichters anzuhalten.

10. Wechselrichterschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Einrichtung zur überhitzungsverhinderung mindestens ein temperaturempfindliches Element (31,33), das an einem hohlen Abschnitt der Heizspule (29) angeordnet und zur Herstellung einer stetigen Berührung mit der Platte (27), auf die das Kochgeschirr (28) zu stellen ist, stetig gegen die Rückseite der Platte (27) gedrückt ist, und daß die Oszillation des Thyristor-Wechselrichters angehalten wird, wenn wenigstens eines der temperaturempfindlichen Elemente eine gegebene Temperatur übersteigt.

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11. Wechselrichterschaltung nach Anspruch io_f dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturempfindliche Element ein Element (33) mit verhältnismäßig großer Temperaturcharakteristik, eine Kapsel (31) aus gutem Wärmeleitmaterial für das Element und Einrichtungen (32) zum stetigen Andrücken der Kapsel an die Rückseite der Platte (27), auf der das Kochgeschirr (28) abzustellen ist, aufweist.

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