ES2586806T3 - Dispositivo de calentamiento por inducción - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de calentamiento por inducción que comprende: un circuito rectificador (2) que rectifica un suministro de potencia en CA; un condensador de filtrado (3) que filtra la salida rectificada para obtener un suministro de potencia; unos inversores primero y segundo (11a, 11b) compuesto cada uno por una bobina de calentamiento (4a, 4b), un condensador de resonancia (5a, 5b) y un elemento de conmutación (6a, 6b, 6c, 6d), y conectados al condensador de filtro en paralelo; unos circuitos oscilantes primero y segundo (7a, 7b) que suministran unas señales de activación a los elementos de conmutación; y un controlador (10) que controla la activación de los circuitos oscilantes primero y segundo, en donde el controlador activa alternativamente los circuitos oscilantes primero y segundo, caracterizado por que el controlador controla una relación de tiempo de activación de los circuitos oscilantes primero y segundo de modo que una cantidad del cambio de la potencia generada cada vez que la activación es conmutada entre los circuitos oscilantes primero y segundo no sea más de una cantidad predeterminada.

Description

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DESCRIPCION

Dispositivo de calentamiento por induccion Campo tecnico

La presente invencion se refiere a un dispositivo de calentamiento por induccion que incluye una pluralidad de inversores, y que tiene una funcion de control para conmutar y activar los respectivos inversores, individualmente.

Tecnica anterior

Se describira un dispositivo de calentamiento por induccion convencional con referencia al dibujo.

La Figura 8 muestra una configuracion de los circuitos del dispositivo de calentamiento por induccion convencional. En los circuitos mostrados en la Figura 8 un circuito rectificador 22 rectifica un suministro de potencia 21 en CA, y un circuito de filtro 23 filtra la salida rectificada para obtener un suministro de potencia en cC. Un inversor 31a esta compuesto por una bobina de calentamiento 24a, un condensador de resonancia 25a, y un elemento de conmutacion 26a. Un inversor 31b esta compuesto por una bobina de calentamiento 24b, un condensador de resonancia 25b, y un elemento de conmutacion 26b. Un circuito oscilante 27a activa el elemento de conmutacion 26a incluido en el inversor 31a. Un circuito oscilante 27b activa el elemento de conmutacion 26b incluido en el inversor 31b. Un circuito de deteccion 28 de la corriente de entrada detecta un valor de una corriente de entrada, y un circuito de deteccion 29 del voltaje de suministro de potencia detecta un voltaje del suministro de potencia en CA. Un microcomputador 30 controla las oscilaciones de los inversores 31a y 31b, basandose en los valores detectados por el circuito de deteccion 28 de la corriente de entrada y el circuito 29 de deteccion del voltaje de suministro de potencia.

En la anterior configuracion el microcomputador 30 controla los circuitos oscilantes 27a y 27b de modo que los circuitos oscilantes 27a y 27b sean activados de forma alternativa. Ademas, el microcomputador 30 calcula un valor de la potencia basandose en un valor de la corriente detectado por el circuito 28 de deteccion de la corriente de entrada y un valor del voltaje detectado por el circuito de deteccion 29 del voltaje de suministro de potencia mientras que controla el circuito oscilante 27a, y usa el valor de la potencia calculado en la correccion de una potencia del inversor 31a o similar. De igual manera, el microcomputador 30 calcula un valor de la potencia basandose en el valor de la corriente introducida por el circuito de deteccion 28 de la corriente de entrada y el valor del voltaje introducido por el circuito de deteccion 29 del voltaje de suministro de potencia mientras que controla el circuito oscilante 27b, y usa el valor de la potencia calculado en la correccion de la potencia del inversor 31b o similar (consultese, por ejemplo, el documento 1 de la patente).

Documentos de la tecnica anterior

Documentos de la patente

Documento 1 de la patente: JP 2001-196156 A

Resumen de la invencion

Problemas para ser resueltos por la invencion

En el dispositivo de calentamiento por induccion antes descrito se considerara un caso en el que, mientras que los inversores 31a y 31b son activados intermitentemente por los circuitos oscilantes 27a y 27b antes descritos, por ejemplo, activados alternativamente cada mitad de ciclo, el inversor 31a genera una potencia de 2 kW, y el inversor 31b genera una potencia 1 kW, por ejemplo. En este caso el inversor 31a necesita generar una potencia de 4 kW en la mitad de ciclo para generar una potencia media de 2 kW. De igual manera, el inversor 31b necesita producir una potencia de 2 kW en la mitad de ciclo para generar una potencia media de 1 kW. Asf, cada vez que los circuitos oscilantes 27a y 27b activan de forma alternativa los inversores 31a y 31b cada mitad de ciclo, la potencia de salida del dispositivo de calentamiento por induccion cambia en gran parte entre 4 kW y 2 kW. Ademas, en un caso en el que los inversores 31a y 31b son activados de modo que la potencia de salida del dispositivo de calentamiento por induccion en gran parte, incluso cuando los circuitos oscilantes 27a y 27b son activados de manera alternativa, la salida del inversor (uno u otro de los inversores 31a y 31b) en el que se pone una cacerola de pequeno diametro o una cacerola de acero inoxidable no magnetica es reducida en algunas tecnicas para proteger los elementos de conmutacion cuando la cacerola de pequeno diametro o la cacerola de acero inoxidable no magnetica de acero inoxidable no magnetica es calentada. En este caso tambien, la potencia de salida del dispositivo de calentamiento por induccion cambia en gran medida periodicamente. Cuando tal dispositivo de calentamiento por induccion se usa en una vivienda, un voltaje en CA en la vivienda cambia en sincronizacion con la potencia de salida de este dispositivo de calentamiento por induccion, y se podna generar un parpadeo de la iluminacion, por ejemplo.

Con el fin de resolver el anterior problema convencional, la presente invencion proporciona un dispositivo de calentamiento por induccion capaz de impedir un fenomeno de parpadeo tal como un parpadeo de un equipo de

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iluminacion causado por un cambio de una potencia de salida generada debida a una activacion alternativa de los dos inversores.

Medios para resolver el problema

Con objeto de resolver el anterior problema convencional, un dispositivo de calentamiento por induccion de acuerdo con la presente invencion incluye un circuito rectificador que rectifica un suministro de potencia en CA; un condensador de filtro que filtra la salida rectificada para obtener un suministro de potencia en CC; unos inversores primero y segundo cada uno compuesto por una bobina de calentamiento, un condensador de resonancia, y un elemento de conmutacion, y conectados al condensador de filtro en paralelo; unos circuitos oscilantes primero y segundo que suministran unas senales de activacion a los elementos de conmutacion; y un controlador que controla la activacion de los circuitos osciladores primero y segundo. El controlador activa de forma alternativa los circuitos osciladores primero y segundo, y controla una relacion del tiempo de activacion de los circuitos osciladores primero y segundo de modo que la cantidad de cambio de potencia generada cada vez la activacion es conmutada entre los circuitos osciladores primero y segundo no sea mayor de una cantidad predeterminada.

Ademas, cuando una potencia salida del primer o el segundo inversor esta limitada a una potencia menor que una potencia requerida para obtener una potencia fijada, el controlador puede limitar la otra potencia salida del primer o el segundo inversor de modo que una diferencia entre la potencia de salida del primer inversor y la potencia salida del segundo inversor no sea mayor de la cantidad predeterminada.

Efectos de la invencion

De acuerdo con la anterior configuracion, la cantidad de cambio de potencia generada debido a la activacion alternativa de los dos inversores se reduce. Como resultado, el fenomeno del parpadeo (tal como el parpadeo del equipo de iluminacion) puede impedirse que se genere, o mantenido en un nivel en el que un usuario no sienta efectos extranos.

Breve descripcion de los dibujos

La Figura 1 es una vista que muestra una configuracion de los circuitos de un dispositivo de calentamiento por induccion de acuerdo con una realizacion primera o segunda de la presente invencion.

Las Figuras 2A a 2G son unas vistas que muestran el control de temporizacion de dos circuitos oscilantes de acuerdo con la realizacion primera o segunda de la presente invencion.

Las Figuras 3A a 3G son unas vistas que muestran las operaciones de los elementos de conmutacion y de una

potencia de salida por el dispositivo de calentamiento por induccion cuando los dos circuitos oscilantes son

activados de forma alternativa en un ciclo de cinco ZVPs en la primera realizacion de la presente invencion.

Las Figuras 4A a 4G son unas vistas que muestran las operaciones de los elementos de conmutacion y una

potencia de salida por el dispositivo de calentamiento por induccion cuando los dos circuitos oscilantes son

activados de forma alternativa en un ciclo de seis ZVPs en la primera realizacion de la presente invencion.

Las Figuras 5A a 5E son unas vistas que muestran un cambio de la potencia de salida del dispositivo de calentamiento por induccion cuando las potencias fijadas de los dos inversores son 1,5 kW y 1 kW, respectivamente en la segunda realizacion de la presente invencion.

Las Figuras 6A y 6E son unas vistas que muestran un cambio de la potencia de salida del dispositivo de calentamiento por induccion cuando un primer inversor calienta una cacerola de pequeno diametro o una cacerola de acero inoxidable no magnetica en la segunda realizacion de la presente invencion.

Las Figuras 7A a 7E son unas vistas que muestran que muestran un cambio de la potencia de salida del dispositivo de calentamiento por induccion cuando una potencia de salida por un segundo inversor es limitada basandose en un valor de referencia de un cambio de potencia en la segunda realizacion de la presente invencion.

La Figura 8 es una vista que muestra una configuracion de circuitos de un dispositivo de calentamiento por induccion convencional.

Modo de realizacion de la invencion

Un dispositivo de calentamiento por induccion de acuerdo con una primera invencion incluye un circuito rectificador que rectifica un suministro de potencia en CA; un condensador de filtrado que filtra la salida rectificada para obtener un suministro de potencia en CC; unos inversores primero y segundo compuesto cada uno por una bobina de calentamiento, un condensador de resonancia, y un elemento de conmutacion, y conectados al condensador de filtro en paralelo; unos circuitos oscilantes primero y segundo que suministran unas senales de activacion a los elementos de conmutacion; y un controlador que controla la activacion de los circuitos oscilantes primero y segundo. El controlador activa alternativamente los circuitos oscilantes primero y segundo, y controla una relacion del tiempo de activacion de los circuitos oscilantes primero y segundo de modo que una cantidad de cambio de la potencia

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generado cada vez que el activador es conmutado entre los circuitos oscilantes primero y segundo no sea mas de una cantidad predeterminada. De este modo se puede limitar la cantidad del cambio de la potencia generado debido a la activacion alternativa de los dos inversores. Como resultado, se puede impedir la generacion del parpadeo del equipo de iluminacion o similar, o mantenerlo en un nivel en el que un usuario no sienta efectos extranos.

De acuerdo con un dispositivo de calentamiento por induccion en una segunda invencion, en el dispositivo de calentamiento por induccion de acuerdo con la primera invencion especialmente, el controlador alternativamente activa los circuitos oscilantes primero y segundo, y cuando una potencia de salida por el primer o el segundo inversor esta limitada a una potencia menor que una potencia requerida para obtener una potencia fijada, el controlador reduce la otra potencia de salida del primer o el segundo inversor de modo que una diferencia entre la potencia de salida por el primer inversor y la potencia de salida por el segundo inversor no sea mayor que la cantidad predeterminada. De este modo se puede limitar la cantidad de cambio de la potencia generada debido a la activacion alternativa de los dos inversores. Como resultado, se puede impedir la generacion del parpadeo del equipo de iluminacion o similar, o mantenido al nivel en el que el usuario no sienta efectos extranos.

De acuerdo con un dispositivo de calentamiento por induccion en una tercera invencion, en el dispositivo de calentamiento por induccion de acuerdo con la primera o segunda invencion especialmente, la cantidad predeterminada no es mas de una cantidad de potencia correspondiente a una tasa de cambio del voltaje del suministro de potencia en CA en el que un valor Pst del parpadeo de corta duracion es uno. De este modo la cantidad de cambio de la potencia generada debido a la activacion alternativa de los dos inversores puede ser limitada por debajo o igual a una lmea lfmite si la gente siente el parpadeo como terrible. Como resultado, el parpadeo del equipo de iluminacion o similar puede impedirse que se genere, o puede ser mantenido en un nivel en el que el usuario no sienta efectos extranos.

De acuerdo con un dispositivo de calentamiento por induccion en una cuarta invencion, en el dispositivo de calentamiento por induccion de acuerdo con cualquiera de las invenciones primera a tercera especialmente, el controlador realiza un control de modo que una duracion de un ciclo del tiempo de la activacion alternativa de los circuitos oscilantes primero y segundo no sea mas de 300 milisegundos, y el numero de operaciones de conmutacion de la activacion entre los circuitos oscilantes primero y segundo por minuto no sea mas de 400. De este modo, cuando los circuitos oscilantes primero y segundo son controlados por una operacion intermitente en la que se realizan de forma alternativa el calentamiento y la parada, un estado de ebullicion activo e inactivo que es probable que sea generado en un objeto para ser calentado particularmente en agua en ebullicion o similar puede ser mantenido en un nivel en el que un usuario no se de cuenta o no siente efectos extranos. Como resultado, el anterior estado puede impedirse que sea falsamente reconocido como un fallo de un equipo.

De acuerdo con un dispositivo de calentamiento por induccion en una cuarta invencion, en el dispositivo de calentamiento por induccion de acuerdo con cualquiera de la primera a cuarta invencion especialmente, se incluye un circuito de deteccion de voltaje cero que detecta un punto cero del suministro de potencia en CA. El controlador conmuta la activacion entre los circuitos oscilantes primero y segundo, basandose en la temporizacion en la que el punto cero del suministro de potencia en AC es detectado por el circuito de deteccion de voltaje cero. De este modo, un valor instantaneo del suministro de potencia en CA en el momento de conmutacion la activacion entre los circuitos oscilantes primero y segundo es un voltaje inferior, en comparacion con un momento en el que el valor instantaneo de la potencia en CA es alto, de modo que un voltaje de carga al condensador de filtro puede ser bajo. Como resultado, una aceleracion brusca de la corriente generada en el momento de una operacion inicial de cada uno de los inversores primero y segundo puede ser disminuida, de modo que se impida la generacion de un sonido anormal tal como un sonido de golpeteo de cacerola o de grunido.

En adelante, las realizaciones de la presente invencion se describiran con referencia a los dibujos. Hay que tener en cuenta que la presente invencion no esta limitada a las realizaciones.

1. Primera realizacion

1.1. Configuracion del dispositivo de calentamiento por induccion

La Figura 1 es una vista que muestra una configuracion de los circuitos de un dispositivo de calentamiento por induccion de acuerdo con una primera realizacion de la presente invencion.

En cuanto a los circuitos mostrados en la Figura 1, un circuito de rectificacion 2 es un circuito de rectificacion que rectifica un suministro de potencia 1 en CA. Un condensador de filtro 3 filtra la salida rectificada para obtener un suministro de potencia en CC. Un primer inversor 11a esta compuesto por una primera bobina de calentamiento 4a, un primer condensador de resonancia 5a, y unos primeros elementos de conmutacion 6a y 6c. Un segundo inversor 11b esta compuesto por una segunda bobina de calentamiento 4b, un segundo condensador de resonancia 5b, y unos segundos elementos de conmutacion 6b y 6d. Los inversores primero y segundo 11a y 11b estan conectados al condensador de filtrado 3 en paralelo, e invierten el suministro de potencia en CC en una corriente alterna. Un primer circuito oscilante 7a activa los primeros elementos de conmutacion 6a y 6c en el primer inversor 11a. Un segundo circuito oscilante 7b activa los segundos elementos de conmutacion 6b y 6d en el segundo inversor 11b. Un circuito 8 de deteccion de corriente de entrada detecta un valor de una corriente de entrada. Un circuito de deteccion

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9 de voltaje cero detecta una temporizacion (punto cero) de inversion de voltaje positivo y negativo de un voltaje de suministro de potencia en CA. Un primer circuito de deteccion 13a de voltaje de resonancia detecta un valor de un voltaje de resonancia del primer condensador de resonancia 5a. Un segundo circuito de deteccion 13b del voltaje de resonancia detecta un valor de un voltaje de resonancia del segundo condensador de resonancia 5b. Una unidad de operacion 12 recibe operaciones tales como la seleccion de calor/parada y un ajuste de la potencia (potencia de calentamiento) de un objeto que hay que calentar (objeto de coccion) desde un usuario. Un circuito de control 10 incluye un microcomputador. El circuito de control 10 controla las oscilaciones de los inversores primero y segundo 11a y 11b, basandose en los valores detectados por el circuito 8 de deteccion de una corriente de entrada, el circuito

9 de deteccion de voltaje cero, y los circuitos primero y segundo 13a y 13b de deteccion del voltaje de resonancia, y una fijacion de calor fijada en la unidad de operacion 12. El dispositivo de calentamiento por induccion (cocina electromagnetica representado por un calentador de cocina IH) de acuerdo con la presente realizacion con la anterior configuracion puede calentar inductivamente objetos para ser calentados tales como una cacerola colocada en las bobinas de calentamiento 4a o 4b por medio de un panel superior, por una corriente parasita generada debido al acoplamiento magnetico de las bobinas de calentamiento primera y segunda 4a y 4b.

El circuito de control 10 controla los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b de modo que cada uno de los inversores primero y segundo 11a y 11b produzca una potencia correspondiente a una fijacion de la potencia de calor recibida por la unidad de operacion 12. En adelante, la potencia de salida por cada uno de los inversores primero y segundo 11a y 11b correspondientes a la fijacion de potencia fijada por el usuario se denomina “potencia fijada”.

Las Figuras 2A a 2G son unas vistas que muestran la temporizacion del control de los dos circuitos oscilantes 7a y 7b de acuerdo con la presente realizacion.

Con referencia a la Figura 2A, se indica un nivel de voltaje del suministro de potencia 1 en CA, la Figura 2B indica una senal de deteccion (senal de salida) del circuito de deteccion 9 de voltaje cero, las Figuras 2C y 2D indican los estados de operacion de los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b, respectivamente, las Figuras 2E y 2F indican las senales de activacion de los elementos de conmutacion primero y segundo 6a y 6b, respectivamente, y la Figura 2G indica la potencia de salida del dispositivo de calentamiento por induccion.

Hay que tener en cuenta que cada uno de los primeros elementos de conmutacion 6a y 6c, y de los segundos elementos de conmutacion 6b y 6d de acuerdo con la presente realizacion es activado por un ciclo de conmutacion predeterminado (por ejemplo, un ciclo de alta frecuencia de 16 kHz o mas que no es audible por el ofdo humano), independientemente de las potencias fijadas de los inversores primero y segundo 11a y 11b. Un lfmite superior de un penodo de tiempo activo de cada uno de los elementos de conmutacion primero y segundo 6a y 6b se fija en un tiempo mitad del ciclo de conmutacion. Ademas, el primer elemento de conmutacion 6c y el segundo elemento de conmutacion 6d son exclusivamente activados con respecto al primer elemento de conmutacion 6a y el segundo elemento de conmutacion 6b, respectivamente. De este modo, un lfmite inferior de un penodo de tiempo activo de cada uno de los primeros y segundos elementos de conmutacion 6c y 6d es el tiempo mitad del ciclo de conmutacion. Por lo tanto, cuando el penodo de tiempo activo de cada uno de los primeros elementos de conmutacion 6a y 6c y de los segundos elementos de conmutacion 6b y 6d es la mitad del ciclo de conmutacion, la potencia de salida por cada uno de los inversores 11a y 11b es maxima.

1.2. Operacion del dispositivo de calentamiento por induccion

A continuacion se describira una operacion y un mecanismo del dispositivo de calentamiento por induccion configurado como se ha descrito anteriormente.

1.2.1. Esquema de funcionamiento

Primero, se dara una descripcion de un esquema de la temporizacion de conmutacion entre los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b, y de la temporizacion de conmutacion de los primeros elementos de conmutacion 6a y 6c y de los segundos elementos de conmutacion 6b y 6d.

Cuando la operacion de calentamiento de los inversores primero y segundo 11a y 11b es seleccionada en la unidad de operacion 12, el circuito de control 10 que recibio la senal de la unidad de operacion 12 comienza a enviar las respectivas senales de control a los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b de modo que los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b activen los primeros elementos de conmutacion 6a y 6c, y los segundos elementos de conmutacion 6b y 6d.

Como se muestra en la Figura 2C, un penodo de activacion del primer circuito oscilante 7a por el circuito de control

10 es un penodo T1. Como se muestra en la Figura 2D, un penodo de activacion del segundo circuito oscilante 7b es un penodo T2. Como se muestra en la Figura 2E, los primeros elementos de conmutacion 6a y 6c son activados por el primer circuito oscilante 7a en el penodo T1, de acuerdo con el ciclo de conmutacion predeterminado antes descrito que es mas corto que los penodos T1 y T2. Como se muestra en la Figura 2F, los segundos elementos de conmutacion 6b y 6d son activados por el segundo circuito oscilante 7b en el penodo T2, de acuerdo con el ciclo de conmutacion predeterminado antes descrito, que es mas corto que los penodos T1 y T2. Esto es, los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b son operados intermitentemente en los penodos T1 y T2, respectivamente, y

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alternativamente en un ciclo predeterminado T (T1+T2). De este modo, los primeros elementos de conmutacion 6a y 6c y los segundos elementos de conmutacion 6b y 6d son tambien activados intermitentemente en los penodos T1 y T2, respectivamente, y alternativamente en el ciclo predeterminado T, de acuerdo con el ciclo de conmutacion predeterminado que es mas corto que los penodos T1 y T2.

Se dara una descripcion de la temporizacion para conmutar la operacion entre los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b por el circuito de control 10. Como se muestra en las Figuras 2A y 2B, el circuito de deteccion 9 de cero voltios genera una senal de alto nivel cuando un nivel de voltaje del suministro de potencia 1 en CA esta en un lado positivo, y genera una senal de bajo nivel cuando el nivel de voltaje del suministro de potencia 1 en CA esta en un lado negativo. A continuacion, el circuito de deteccion 9 de voltaje cero genera un borde descendiente desde el alto nivel al bajo nivel y un borde ascendente desde el bajo nivel al alto nivel cuando el nivel de voltaje del suministro de potencia 1 esta en la vecindad de un punto cero. Por lo tanto, la senal de deteccion (senal de salida) del circuito de deteccion 9 de voltaje cero es una senal de impulsos del ciclo del suministro de potencia en CA.

El circuito de control 10 detecta el punto cero del suministro de potencia 1 en CA con la senal de salida del circuito de deteccion 9 de voltaje cero, y conmuta la operacion entre los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b en la vecindad del punto cero del suministro de potencia 1 en CA. Por ejemplo, en el caso en que la operacion es conmutada desde el primer circuito oscilante 7a al segundo circuito oscilante 7b, cuando el circuito de deteccion 9 de voltaje cero genera el borde ascendente o descendente, el circuito de control 10 detiene la operacion del primer circuito oscilante operativo 7a en operacion y a continuacion comienza la operacion del segundo circuito oscilante 7b. Esto es, cuando el nivel de voltaje del suministro de potencia 1 en CA alcanza el punto cero, la operacion del primer circuito oscilante 7a es detenida, y despues de un penodo de tiempo del punto cero, comienza la operacion del segundo circuito oscilante 7b. Lo mismo es valido para la conmutacion de la operacion del segundo circuito oscilante 7b hasta la operacion del primer circuito oscilante 7a.

Ademas, como las operaciones entre los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b son conmutadas en la vecindad del punto cero del suministro de potencia 1 en CA, el penodo de operacion T1 del primer circuito oscilante 7a y el penodo de operacion T2 del segundo circuito oscilante 7b se fijan en unidades de la mitad del ciclo del ciclo de suministro de potencia en CA (esto es, cada uno del penodo de operacion T1 del primer circuito oscilante 7a y del penodo de operacion T2 del segundo circuito oscilante 7b se fija en el multiplo entero de la mitad del ciclo del ciclo de suministro de potencia en CA). En adelante, una longitud de la mitad del ciclo de suministro de potencia en CA se denomina “ZVP (impulso de voltaje cero)”. Como se muestra en las Figuras 2B a 2D, el penodo T1 corresponde a tres impulsos del zVp (tres ZVPs), y el penodo T2 corresponde a dos impulsos del ZVP (dos ZVPs). De este modo, los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b son operados alternativamente en un ciclo de cinco ZVPs.

Cuando los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b son operados de esta forma, como se muestra en la Figura 2G, la potencia de salida del dispositivo de calentamiento por induccion es una salida de potencia P1 del primer inversor 11a en el penodo T1, y es una salida de potencia P2 del segundo inversor 11b en el penodo T2. Por lo tanto, la potencia de salida del dispositivo de calentamiento por induccion cambia entre la potencia de salida P1 y la potencia de salida P2 cada vez que los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b son operados alternativamente. Como la operacion intermitente se realiza de modo que el primer inversor 11a es operado en los tres ZVPs del ciclo de cinco ZVPs, la potencia de salida en un ciclo del dispositivo de calentamiento por induccion del primer inversor 11a es una potencia promedio de 3/5 veces la potencia de salida P1. Ademas, como la operacion intermitente se realiza de modo que el segundo inversor 11b es operado en las dos ZVPs del ciclo de cinco ZVPs, la potencia de salida de un ciclo del dispositivo de calentamiento por induccion procedente del segundo inversor 11b es una potencia promedio de 2/5 del tiempo de la potencia de salida P2.

1.2.2. Operacion para determinar el ciclo de conmutacion del circuito oscilante

A continuacion se da una descripcion de un caso en el que las potencias fijadas de los inversores primero y segundo 11a y 11b sean ambas fijadas en 1 kW, con referencia a las Figuras 3A a 3G y las Figuras 4A y 4G. Las Figuras 3A a 3G son unas vistas que muestran las operaciones de los elementos de conmutacion y una salida de potencia del dispositivo de calentamiento por induccion cuando los dos circuitos oscilantes de acuerdo con la presente realizacion son activados alternativamente en el ciclo de cinco ZVPs. Las Figuras 4A y 4G son unas vistas que muestran las operaciones de los elementos de conmutacion y una salida de potencia del dispositivo de calentamiento por induccion cuando los dos circuitos oscilantes de acuerdo con la presente realizacion son activados alternativamente en un ciclo de seis ZVPs.

Con referencia a las Figuras 3A a 3G y las Figuras 4A y 4G, las Figuras 3A y 4A indican un nivel de voltaje del suministro de potencia en AC, las Figuras 3B y 4B indican una senal de deteccion (senal de salida) del circuito 9 de deteccion de voltaje cero, las Figuras 3C y 4C, y 3D y 4D indican los estados de operacion de los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b, respectivamente, las Figuras 3E y 4E y 3F y 4F indican senales de activacion de los elementos de conmutacion primero y segundo 6a y 6b, respectivamente, y las Figuras 3G y 4G indican una salida de potencia del dispositivo de calentamiento por induccion.

Como se ha descrito anteriormente, los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b son operados intermitentemente en los penodos T1 y T2, respectivamente, y alternativamente en el ciclo predeterminado T. El

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circuito de control 10 controla los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b de modo que los inversores primero y segundo 11a y 11b son operados en el ciclo de cinco ZVPs o seis ZVPs, independientemente de la potencia fijada de cada uno de los inversores primero y segundo 11a y 11b. Ademas, los penodos T1 y T2 se cambian basandose en la potencia fijada de cada uno de los inversores primero y segundo 11a y 11b.

El ciclo T necesita ser determinado de modo que un penodo de tiempo de un ciclo sea 300 milisegundos o menor, y el numero de operaciones de conmutacion entre los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b por minuto sea 400 o mayor. El objeto de la determinacion del ciclo T como se ha descrito antes es controlar un grado de un estado de ebullicion activado y desactivado que es posible que sea generado con el fin de ser calentado en agua en ebullicion o similar especialmente mientras el dispositivo de calentamiento por induccion realiza la operacion intermitente en la que la operacion de calentamiento y la parada son realizadas alternativamente.

A continuacion se describe un metodo concreto para determinar el ciclo T. Aqm, una frecuencia del suministro de potencia 1 en CA es 50 Hz o 60 Hz. Por lo tanto, la longitud de la mitad del ciclo (ZVP) de la produccion del suministro de potencia 1 en CA es 10 milisegundos cuando la frecuencia es 50 Hz, y es 8,3 milisegundos cuando la frecuencia es 60 Hz. Por lo tanto, el ciclo T de cinco ZVPs es 50 milisegundos cuando la frecuencia es 50 Hz, y es 42 milisegundos cuando la frecuencia es 60 Hz. Ademas, el ciclo T de seis ZVPs es 60 milisegundos cuando la frecuencia es 50 Hz, y es 50 milisegundos cuando la frecuencia es 60 Hz. Por lo tanto, el ciclo T de seis ZVPs y el ciclo T de cinco ZVPs satisfacen la anterior condicion. Lo mismo vale para el numero de las operaciones de conmutacion entre los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b por minuto. Cuando se tiene en cuenta el hecho de que las dos operaciones de conmutacion son generadas en cada ciclo, el numero de operaciones de conmutacion por minuto en el caso en el que el ciclo T es cinco ZVPs es 2.400 cuando la frecuencia es 50 Hz, y es 2.880 cuando la frecuencia es 60 Hz. Ademas, el numero de las operaciones de conmutacion por minuto en el caso en el que el ciclo es seis ZVPs es 2.000 cuando la frecuencia es 50 Hz, y es 2.400 cuando la frecuencia es 60 Hz. De este modo, en cuanto al numero de las operaciones de conmutacion por minuto tambien, el ciclo T de cinco ZVPs y el ciclo de seis ZVPs satisfacen la condicion.

Hay que tener en cuenta que el ciclo T no esta limitado a cinco ZVPs y seis ZVPs, y no hay problema incluso cuando el ciclo T esta fijado en cualquier valor excepto para cinco ZVPs y seis ZVPs mientras que se satisface la condicion antes descrita. Como el penodo de tiempo de un ciclo se fija en 300 milisegundos o menos, el ciclo T puede ser fijado en cualquier valor dentro de un intervalo de hasta 30 ZVPs cuando la frecuencia del suministro de potencia 1 en CA es 50 Hz, y el ciclo T puede ser fijado en cualquier valor dentro de un intervalo de hasta 36 ZVPs cuando la frecuencia del suministro de potencia 1 en CA es 60 Hz.

Los penodos T1 y T2 se determinan como sigue. El penodo de operacion T1 del primer circuito oscilante 7a se calcula basandose en la siguiente formula.

(Penodo T1) = (ciclo T) x (potencia fijada del primer inversor 11a) / (total de potencias fijadas de los inversores primero y segundo 11a y 11b).

Como los penodos T1 y T2 son determinados con el ciclo mitad del suministro de potencia en CA usandose como la unidad minima antes descrita, cuando el resultado del calculo es indivisible, el resultado del calculo se redondea hasta el numero entero. El penodo de operacion T2 del segundo circuito oscilante 7b se calcula basado en la formula siguiente.

(Penodo T2) = (ciclo T) - (penodo T1)

En la anterior configuracion, primero, se dara una descripcion del caso en el que los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b son operados alternativamente en el ciclo de cinco ZPVs, con referencia a las Figuras 3A a 3G. Cuando las potencias fijadas de los inversores primero y segundo 11a y 11b son ambos fijadas en 1 kW, el total de las potencias fijadas es 2 kW. Por lo tanto, los penodos de operacion T1 y T2 de los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b son calculados de modo que T1 = tres ZVPs y T2 = dos ZVPs, basandose en las anteriores formulas, respectivamente. Como la operacion intermitente se realiza de modo que el primer inversor 11a es operado en el penodo de tres ZVPs del ciclo de cinco ZVPs, y el promedio de la potencia de salida en el ciclo T (esto es, la potencia fijada) del primer inversor 11a es 1 kW, la potencia de salida necesita ser 5/3 veces la potencia fijada. Por lo tanto, la potencia de salida del primer inversor 11a necesita ser 1,7 kW en el penodo T1. Ademas, como la operacion intermitente se realiza de modo que el segundo inversor 11b sea operado en el penodo de dos ZVPs del ciclo de cinco ZVPs, y el promedio de la potencia de salida en el ciclo T (esto es, la potencia fijada) del segundo inversor 11b es 1 kW, la potencia de salida necesita ser 5/2 veces la potencia fijada. Por lo tanto, la potencia de salida del segundo inversor 11b necesita ser 2,5 kW en el penodo T2. Por lo tanto, como se muestra en la Figura 3G, la potencia de salida del dispositivo de calentamiento por induccion cambia entre 1,7 kW y 2,5 kW cada vez que los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b son alternativamente operados en el ciclo de cinco ZPVs. En adelante, una diferencia entre la potencia de salida del primer inversor 11a en el penodo T1 y la potencia de salida del segundo inversor 11b en el penodo T2 se denomina “cantidad de cambio de potencia”. La cantidad de cambio de potencia en este caso es 800 W (2,5 kW - 1,7 kW).

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A continuacion, se dara una descripcion del caso en el que los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b son alternativamente operados en el ciclo de seis ZPVs, con referencia las Figuras 4A a 4G. Los penodos de operacion T1 y T2 de los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b se calculan de modo que T1 = tres ZVPs y T2 = tres ZVps, basandose en las anteriores formulas, respectivamente. Como la operacion intermitente se realiza de modo que el primer inversor 11a es operado en el penodo de tres ZVPs del ciclo de seis ZVPs, y el promedio de la potencia de salida del primer inversor 11a es 1 kW en el ciclo T, la potencia de salida necesita ser 6/3 veces la potencia fijada. Por lo tanto, la potencia de salida del primer inversor 11a necesita ser 2 kW en el penodo T1. La potencia de salida del segundo inversor 11b se calcula de forma similar. Como la operacion intermitente se realiza de modo que el segundo inversor 11b es operado en el penodo de tres ZVPs del ciclo de seis ZVPs, la potencia de salida del segundo inversor 11b necesita ser 2 kW en el penodo T2. Por lo tanto, como se muestra en la Figura 4E, la potencia de salida del dispositivo de calentamiento por induccion es constante en 2 kW mientras que los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b son alternativamente operados en el ciclo de seis ZVPs. Esto es, la cantidad de cambio de potencia en este caso es cero W.

De acuerdo con la presente realizacion, el circuito de control 10 fija el ciclo T en cinco ZVPs o seis ZVPs, basandose en si la cantidad de cambio de potencia generada cuando los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b estan conmutados es una cantidad de referencia o inferior. Esto es, el circuito de control 10 activa alternativamente los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b, y controla una relacion de tiempo de activacion (T1:T2) de los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b de modo que la cantidad de cambio de potencia generada cada vez que la activacion es conmutada entre los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b sea la cantidad de referencia o menor. Como resultado, se puede impedir un fenomeno de parpadeo tal como un parpadeo de un equipo de iluminacion.

Aqm, la “cantidad de referencia” para la cantidad de cambio de potencia usada en la determinacion del ciclo T es previamente determinada, a la vista de un parpadeo de una luz causado por el cambio de potencia generada cuando los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b son conmutados. Por ejemplo, la cantidad de referencia se determina como una cantidad maxima en un intervalo de la cantidad de cambio de potencia que corresponde a un parpadeo cuyo grado no es sentido terrible por los ojos humanos.

De acuerdo con la presente realizacion, se usa un indicador de parpadeo de corta duracion como un mdice para determinar esta cantidad de referencia.

En adelante, se dara una descripcion espedfica de la cantidad referencia de la cantidad de cambio de potencia usada en la determinacion del ciclo T. Cuando es operado un equipo que tiene una carga relativamente como el dispositivo de calentamiento por induccion o similar, una luz tal como una lampara incandescente es atenuada en algunos casos. Esto es porque fluye una gran corriente debido a la operacion del equipo y de este modo se disminuye el voltaje del suministro de potencia en CA. Para impedir tal parpadeo de la luz, existe una norma internacional para limitar el cambio en el consumo de corriente de un equipo. Particularmente, hay un mdice denominado indicador de parpadeo de corta duracion Pst en el que la se cuantifica la gravedad del parpadeo basandose en caractensticas de los ojos humanos. El indicador Pst de parpadeo de corta duracion es un grafico en el que una lmea lfmite que indica si una persona siente el parpadeo terrible se define como uno. En general, el eje de abscisas del grafico del indicador Pst de parpadeo de corta duracion indica el numero de cambios de voltaje en forma de escalones por minuto, y el eje de ordenadas indica una magnitud de un cambio de voltaje cuando un voltaje nominal se fija en 100%. Cuando el suministro de potencia 1 en AC de acuerdo con la presente invencion es 240 V / 50 Hz, y el ciclo T es cinco ZPVs, el numero de las operaciones de conmutacion entre los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b por minuto es 2.400, como se ha descrito anteriormente. De este modo el numero de los cambios de voltaje es tambien 2.400. Aqm, de acuerdo con el indicador Pst de parpadeos de corta duracion, cuando el numero de los cambios de voltaje por minuto es 2.400, la cantidad del cambio de voltaje en la lmea lfmite (Pst = 1) es 0,75%. Por lo tanto, la cantidad de cambio de potencia correspondiente a la magnitud del cambio de voltaje de 0,75% que satisface que Pst = 1 se calcula a partir de la impedancia Zref = 0,47Q (= 0,4Q + jn 0,25 Q) sea aproximadamente 920 W a por medio del siguiente calculo.

(Cantidad de cambio de voltaje) = (voltaje nominal) x (magnitud del cambio de voltaje que satisface Pst = 1) = 240

(V) x 0,75 (%) / 100 = 1,8 (V)

(Cantidad de cambio de corriente) = (cantidad de cambio de voltaje) / Zref = 1,8 (V) / 0,47 (Q) = 3,83 (A)

(Cantidad de cambio de potencia) = (voltaje nominal) x (cantidad de cambio de corriente) = 240 (V) x 3,83 (A) = 919

(W)

La cantidad de cambio de potencia que satisface que Pst = 1 en el caso en que el ciclo T es seis ZVPs se calcula de forma similar. Cuando el ciclo T es seis ZVPz, el numero de operaciones de conmutacion entre los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b por minuto es 2.000, y de este modo el numero de cambios de voltaje es tambien 2.000. Ademas, de acuerdo con el indicador Pst de parpadeos de corta duracion, la magnitud del cambio de voltaje en la lmea lfmite (Pst = 1) es 0,5%. Por lo tanto, la cantidad de cambios de voltaje que satisface que Pst = 1 se calcula para ser aproximadamente 610 W. La cantidad de referencia se fija para que no sea mayor que la cantidad de cambio de potencia calculada basandose en el indicador de parpadeos en cada uno de los casos en los

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que el ciclo T es cinco ZVPs y seis ZVPs. En la presente realizacion en cada uno de los casos en los que el ciclo T es cinco ZVPs y seis ZVPs la cantidad de referencia se fija en un valor del 70% de la cantidad de cambio calculada. Por lo tanto, cuando el ciclo T es cinco ZVPs, la cantidad de referencia se fija en aproximadamente 650 W, y cuando el ciclo T es seis ZVPs, la cantidad de referencia se fija en aproximadamente 430 W. Hay que tener en cuenta que la cantidad de referencia se fija en 70% de la cantidad del cambio de potencia calculada en la presente realizacion, aunque la presente invencion no este limitada a esta realizacion. El mismo efecto puede ser proporcionado en tanto que la cantidad de referencia se fije en una cantidad de cambio de potencia admisible (la cantidad de cambio de potencia satisface Pst = 1) o menor.

Como se ha descrito antes, cuando los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b son operados alternativamente en el ciclo de cinco ZVPs, la potencia de salida del dispositivo de calentamiento por induccion cambia entre 1,7 kW y 2,5 kW, y de este modo la cantidad de cambio de potencia es 800 W. Ademas, cuando el ciclo T es seis ZPVs la potencia de salida es constante en 2 kW, y por lo tanto la cantidad de cambio de potencia es cero W. Cuando estas cantidades de cambio de potencia se comparan con la cantidad de referencia anterior, el cambio de potencia en la operacion del dispositivo de calentamiento por induccion en el ciclo de cinco ZPVs supera el valor de referencia, y el cambio de potencia en la operacion del dispositivo de calentamiento por induccion en el ciclo de seis ZPVs no es mayor que la cantidad de referencia. Por lo tanto, el circuito de control 10 determina que se aprueben las operaciones alternas de los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b en el ciclo de seis ZVPs, en el cual el cambio de potencia no es mayor que la cantidad de referencia, y que se desaprueben las operaciones alternas en el ciclo de cinco ZVPs, en el cual el cambio de potencia supera la cantidad de referencia.

Hay que tener en cuenta que, dependiendo de las potencias fijadas de los inversores primero y segundo 11a y 11b, la cantidad del cambio de potencia en la operacion en el ciclo de cinco ZVPs y la cantidad del cambio de potencia en la operacion en el ciclo de seis ZVPs ambas no son mayores que la cantidad de referencia. En este caso, no hay problema en la supresion del parpadeo de la luz o similar en cada operacion. Por lo tanto, en la presente realizacion, el dispositivo de calentamiento por induccion es operado en el ciclo T en el cual la magnitud del cambio de potencia es menor. Ademas, en la presente realizacion, la potencia fijada es proporcionada de modo que la magnitud del cambio de potencia sea seguramente la cantidad de referencia o menor, en una u otra o en ambas operaciones en el ciclo de cinco ZVPs y en el ciclo de seis ZVPs, en todas las combinaciones posibles de las potencias fijadas de los inversores primero y segundo 11a y 11b. Por lo tanto, no debe ocurrir un caso en el que ambas cantidades del cambio de potencia en la operacion en el ciclo de cinco ZVPs y la cantidad del cambio de potencia en la operacion en el ciclo de seis ZPVs superen la magnitud de referencia.

Ademas, en la presente realizacion, para controlar la relacion del tiempo de activacion (T1:T2) de los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b, se ajusta el ciclo de activacion T de los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b. No obstante, la presente invencion no esta limitada a esto. Los tiempos de activacion T1 y T2 pueden ser ajustados mientras que el ciclo T es fijado.

1.3. Conclusion de la presente realizacion

Como se ha descrito antes, el dispositivo de calentamiento por induccion de acuerdo con la presente realizacion incluye el circuito rectificador 2 que rectifica un suministro de potencia en CA; el condensador de filtrado 3 que filtra la salida rectificada para obtener un suministro de potencia en CC; los inversores primero y segundo que invierten el suministro de potencia en CC en una corriente alterna por los elementos de conmutacion primero y segundo 6a, 6c, 6b, y 6d para suministrar una potencia de alta frecuencia, y conectados al condensador de filtro 3 en paralelo; los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b que suministran senales de activacion a los elementos de conmutacion 6a, 6c, 6b, y 6d en los inversores primero y segundo 11a y 11b; y un circuito de control 10 que controla la activacion de los circuitos oscilantes primero y segundo. El controlador activa alternativamente los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b, y controla una relacion de tiempo de activacion de los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b de modo que una cantidad de cambio de potencia generada cada vez que la activacion es conmutada entre los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b no sea mayor que la magnitud de referencia. Como resultado, la magnitud del cambio de potencia generada debido a las activaciones alternas de los dos inversores primero y segundo 11a y 11b puede ser suprimida. De este modo, puede impedirse la generacion del parpadeo del equipo de iluminacion, o puede ser controlado hasta el nivel en el que el usuario no perciba efectos extranos.

Ademas, de acuerdo con el dispositivo de calentamiento por induccion en la presente realizacion, la cantidad del cambio de potencia generada cava vez que la activacion es conmutada entre los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b puede ser igual a o menor que la cantidad del cambio de potencia correspondiente a una tasa de cambio de voltaje del suministro de potencia en CA en el que el valor de parpadeo de corta duracion es uno. De este modo, la magnitud del cambio de potencia generada debido a la activacion alterna de los dos inversores primero y segundo 11a y 11b puede ser igual a o menor que la lmea lfmite si una persona percibe el parpadeo como terrible. Como resultado, se puede impedir que el parpadeo del equipo de iluminacion o similar sea generado, o mantenido a un nivel en el que el usuario no perciba efectos extranos.

Ademas, de acuerdo con el dispositivo de calentamiento por induccion en la presente realizacion, el tiempo T del ciclo de la activacion alterna de los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b puede ser fijado en 300

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milisegundos o menos, y el numero de operaciones de conmutacion por minuto de la activacion puede ser fijado en 400 o mas. Como resultado, durante la operacion intermitente en la que la operacion de calentamiento y la de parada son realizadas alternativamente, el dispositivo de calentamiento por induccion puede mantener un grado de un estado de ebullicion activo e inactivo que es probable que sea generado con el objeto de ser calentado particularmente en agua en ebullicion o similar, en un nivel en el que el usuario no perciba o no sienta efectos extranos. De este modo, se puede impedir que el usuario equivoque el estado de ebullicion intermitente debido a un defecto del equipo o similar.

Por otra parte, el dispositivo de calentamiento por induccion de acuerdo con la presente realizacion incluye un circuito de deteccion 9 de voltaje cero que detecta el punto cero del suministro de potencia 1 en CA. El circuito de control 10 conmuta la activacion entre los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b, en la vecindad del punto cero del suministro de potencia en CA detectado por el circuito de deteccion 9 de voltaje cero. Como resultado, un valor instantaneo del suministro de potencia 1 en CA en el momento de la conmutacion de la activacion entre los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b es un voltaje inferior al valor maximo del valor instantaneo del suministro de potencia 1 en CA, y de este modo puede mantenerse bajo un valor un voltaje de carga al condensador de filtrado 3. Por lo tanto, una aceleracion brusca de la corriente generada en el momento de una operacion inicial de cada uno de los inversores primero y segundo 11a y 11b puede mantenerse baja, y de este modo se puede impedir la generacion de un sonido anormal tal como un golpeteo de cacerola o un grunido.

2. Segunda realizacion

En adelante, se describira una segunda realizacion de la presente invencion. Debido a que una configuracion basica de un dispositivo de calentamiento por induccion de acuerdo con la presente invencion es la misma que la configuracion del dispositivo de calentamiento por induccion de acuerdo con la primera realizacion, el mismo componente esta marcado con el mismo signo de referencia, y su descripcion se omite. Ademas, debido a que una operacion basica del dispositivo de calentamiento por induccion de acuerdo con la presente invencion es la misma que la operacion del dispositivo de calentamiento por induccion de acuerdo con la primera realizacion, se omite su descripcion.

Como se muestra en la Figura 2G, en el dispositivo de calentamiento por induccion de acuerdo con la presente invencion, el primer inversor 11a genera la potencia P1 en el penodo T1, y el segundo inversor 11b genera la potencia P2 en el penodo T2. La potencia de salida del dispositivo de calentamiento por induccion cambia entre las potencias P1 y P2 cada vez que los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b son operados alternativamente. Como la operacion intermitente es realizada de modo que el primer inversor 11a es operado en el penodo de tres ZVPs del ciclo de cinco ZVPs, el primer inversor 11a genera la potencia promedio de 3/5 veces la potencia generada P1 en el ciclo T. Ademas, como la operacion intermitente se realiza de modo que el segundo inversor 11b es operado en el penodo de dos ZVPs del ciclo de cinco ZVPs, el segundo inversor 11b genera la potencia promedio de 2/5 veces de la potencia generada P2 en el ciclo T.

En adelante, se dara una descripcion de una operacion del dispositivo de calentamiento por induccion de acuerdo con la presente realizacion realizada cuando una de las potencias de salida de los inversores primero y segundo 11a y 11b esta limitada. Primero, se dara una descripcion de un caso en el que una de las potencias de salida de los inversores primero y segundo 11a y 11b no esta limitada, y a continuacion se dara una descripcion del caso en el que la potencia de salida esta limitada.

2.1. Operacion cuando la potencia generada por el inversor no esta limitada

Se dara una descripcion de un caso en el que las potencias fijadas de los inversores primero y segundo 11a y 11b son 1,5 kW y 1 kW, respectivamente, con referencia a las Figuras 5A a 5E. Las Figuras 5A a 5E son unas vistas que muestran un cambio de la potencia generada del dispositivo de calentamiento por induccion generada cuando las potencias fijadas de los dos inversores son 1,5 kW y 1 kW, respectivamente en esta realizacion.

Con referencia a las Figuras 5A a 5E, la Figura 5A indica un nivel de voltaje del suministro de potencia 1 en CA, la Figura 5B indica una senal de deteccion (senal de salida) del circuito de deteccion 9 de cero voltios, las Figuras 5C y 5D indican los estados de operacion de los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b, respectivamente, y la Figura 5E indica una potencia de salida del dispositivo de calentamiento por induccion.

Como se ha descrito antes, el circuito de control 10 controla los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b de modo que los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b son operados intermitentemente en los penodos T1 y T2, respectivamente y alternativamente en el ciclo de cinco ZPVs. Los penodos T1 y T2 se determinan basandose en las respectivas potencias fijadas de los inversores primero y segundo 11a y 11b. El metodo de determinacion es como sigue similar a la primera realizacion. El penodo de operacion T1 del primer circuito oscilante 7a se calcula basandose en la formula siguiente.

(Penodo T1) = (ciclo T) x (potencia fijada del primer inversor 11a) / (total de las potencias fijadas de los inversores primero y segundo 11a y 11b)

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Como las longitudes de los penodos T1 y T2 se determinan con el ciclo mitad del suministro de potencia en CA usado como la unidad mmima, cuando el resultado del calculo es indivisible, el resultado del calculo se redondea hasta un numero entero. El penodo de operacion T2 del segundo circuito oscilante 7b se calcula basandose en la siguiente formula.

(Penodo T2) = (ciclo T) - (penodo T1)

Cuando las potencias fijadas de los inversores primero y segundo 11a y 11b son respectivamente seleccionadas como 1,5 kW y 1 kW, el total de las potencias fijadas es 2,5 kW. Por lo tanto, los penodos de operacion T1 y T2 de los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b son respectivamente calculados de modo que T1 = tres ZVPs, y T2 = dos ZVPs. Como la operacion intermitente se realiza de modo que el primer inversor 11a es operado en el penodo de tres ZVPs del ciclo de cinco ZVPs, con el fin de que el primer inversor 11a genere la potencia promedio de 1,5 kW en el ciclo T, el primer inversor 11a necesita generar una potencia 5/3 veces la potencia fijada en el penodo T1. De este modo, la potencia generada por el primer inversor 11a es 2,5 kW en el penodo T1. Ademas, como la operacion intermitente se realiza de modo que el segundo inversor 11b es operado en el penodo de dos ZVPs del ciclo de cinco ZVPs, con el fin de que el segundo inversor 11b genere la potencia promedio de 1 kW en el ciclo T, el segundo inversor 11b necesita generar una potencia de 5/2 veces la potencia fijada en el penodo T2. De este modo, la potencia generada por el segundo inversor 11b es 2,5 kW en el penodo T2. Por lo tanto, como se muestra en la Figura 5E, en el caso en el que las potencias fijadas por los inversores primero y segundo 11a y 11b se fijan respectivamente en 1,5 kW y 1 kW, incluso cuando los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b son operados alternativamente, la potencia de salida del dispositivo de calentamiento por induccion es constante en 2,5 kW.

2.2. Operacion en el caso en el que la potencia generada esta limitada

A continuacion se dara una descripcion de un caso en el que las potencias fijadas de los inversores primero y segundo 11a y 11b son respectivamente seleccionadas como 1,5 kW y 1 kW, y el inversor primero 11a es operado con la condicion de que una cacerola de pequeno diametro o una cacerola de acero inoxidable no magnetica sea puesta en la primera bobina de calentamiento 4a, con referencia a las Figuras 6A a 6E y a las Figuras 7A a 7E. Las Figuras 6A a 6E son unas vistas que muestran un cambio de la potencia de salida del dispositivo de calentamiento por induccion cuando el primer inversor 11a de acuerdo con la presente realizacion calienta la cacerola de pequeno diametro o la cacerola de acero inoxidable no magnetica.

Las Figuras 7A a 7E son unas vistas que muestran un cambio de la potencia de salida del dispositivo de calentamiento por induccion cuando la potencia de salida del segundo inversor 11b esta limitada, basandose en un valor de referencia del cambio de potencia de acuerdo con la presente realizacion.

Cuando se calienta la cacerola de pequeno diametro o la cacerola de acero inoxidable no magnetica, una corriente de resonancia que fluye en cada uno de los primeros elementos de conmutacion 6a y 6c, y de los segundos elementos de conmutacion 6b y 6d es mayor, en comparacion con un caso en el que una cacerola de hierro tal como una cacerola revestida de porcelana es calentada. De este modo, dependiendo de la potencia de salida, el elemento de conmutacion podna resultar roto. Para impedir que el elemento de conmutacion se rompa, el dispositivo de calentamiento por induccion de acuerdo con la presente realizacion incluye unos medios de proteccion que impiden que la corriente de resonancia que fluye en cada uno de los primeros elementos de conmutacion 6a y 6c y de los segundos elementos de conmutacion 6b y 6d alcanzar una magnitud predeterminada o mayor. Esto es, el dispositivo de calentamiento por induccion detecta los valores de los voltajes de resonancia generados en los condensadores de resonancia primero y segundo 5a y 5b por los circuitos de deteccion del voltaje de resonancia primero y segundo 13a y 13b para limitar las potencias de salida de los inversores primero y segundo 11a y 11b.

Por ejemplo, se considerara un caso en el que los primeros elementos de conmutacion 6a y 6c y los segundos elementos de conmutacion 6b y 6d podnan resultar rotos cuando las potencias de salida de los inversores primero y segundo 11a y 11b son 1,5 kW o mas. En este caso, como se muestra en las Figuras 6A a 6E, la potencia de salida del primer inversor 11a esta limitada a 1,5 kW en el penodo t1, en lugar de la original de 2,5 kW. De este modo, como se muestra en la Figura 6E, la potencia de salida del dispositivo de calentamiento por induccion cambia entre 1,5 kW y 2,5 kW cada vez que los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b son operados alternativamente.

Hay que tener en cuenta que las potencias generadas por los inversores primero y segundo 11a y 11b se limitan reduciendo las relaciones de trabajo en la conmutacion de los elementos de conmutacion primero y segundo 6a y 6c y los segundos elementos de conmutacion 6b y 6d.

Cuando la magnitud del cambio de la potencia de salida del dispositivo de calentamiento por induccion supera la magnitud de referencia debido a la limitacion de la potencia generada del primer inversor 11a, el circuito de control 10 limita la potencia de salida del segundo inversor 11b de modo que la cantidad del cambio de la potencia sea la cantidad de referencia o menor. Aqrn, la cantidad de referencia es previamente determinada similar a la primera realizacion.

En adelante, se dara una descripcion espedfica de la cantidad de referencia de la cantidad de cambio de potencia usada en la limitacion de la salida de potencia del segundo inversor 11b. Cuando se opera un equipo que tiene una

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carga relativamente alta tal como el dispositivo de calentamiento por induccion o similar, en algunos casos se atenua una lampara incandescente. Esto se debe a que una gran corriente fluye debido a la operacion del equipo y de este modo se disminuye el suministro de potencia en CA. Para impedir tal parpadeo de la luz, existe una norma internacional para limitar el cambio en el consumo de corriente de un equipo. Particularmente, hay un mdice denominado el indicador de parpadeo de corta duracion Pst en el que se cuantifica la gravedad del parpadeo basandose en las caractensticas de los ojos de las personas. El indicador de parpadeo de corta duracion Pst es un grafico en el que una lmea lfmite que indica si una persona percibe el parpadeo como terrible se define como uno. En general, el eje de abscisas del grafico del indicador de parpadeo de corta duracion Pst indica el numero de cambios de voltaje en forma de escalones por minuto, y el eje de ordenadas indica una magnitud de un cambio de voltaje en tanto por ciento de un voltaje nominal. Cuando el suministro de potencia 1 en CA de acuerdo con la presente realizacion es 240 V / 50 Hz, y el ciclo T es cinco ZPVs, el numero de operaciones de conmutacion entre los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b por minuto es 2.400, como se ha descrito anteriormente. De este modo, el numero de los cambios de voltaje es tambien 2.400. Aqm, de acuerdo con el indicador de parpadeo de corta duracion Pst, cuando el numero de cambios de voltaje por minuto es 2.400, la magnitud del cambio de voltaje en la lmea lfmite (Pst = 1) es 0,75%. Por lo tanto, la cantidad del cambio de potencia correspondiente a la magnitud del cambio de voltaje del 0,75% que satisface que Pst = 1 se calcula a partir de la impedancia Zref = 0,47 Q (= 0,4 Q + jn 0,25 Q) para ser aproximadamente 900 W a traves del siguiente calculo.

(Cantidad del cambio de voltaje) = (voltaje nominal) x (magnitud del cambio de voltaje que satisface que Pst = 1) = 240 (V) x 0,75 (%) / 100 = 1,8 (V)

(Magnitud del cambio de corriente) = (Magnitud del cambio de voltaje) / Zref = 1,8 (V) / 0,47 (Q) = 3,83 (A)

(Magnitud del cambio de potencia) = (voltaje nominal) x (magnitud del cambio de corriente) = 240 (V) x 3,83 (A) = 919 (W)

La cantidad de referencia se fija para no ser mas que la cantidad del cambio de potencia calculada. En la presente realizacion la cantidad de referencia se fija en un valor de aproximadamente el 50% de la magnitud del cambio de potencia calculado. De este modo, la magnitud de referencia se fija en 400 W. Hay que tener en cuenta que la magnitud de referencia se fija en el 50% de la magnitud del cambio de potencia calculado en la presente realizacion, aunque la presente invencion no esta limitada a esta realizacion. El mismo efecto puede ser proporcionado en tanto que la magnitud de referencia se fije en una magnitud del cambio de potencia (magnitud del cambio de potencia Pst = 1) o menos.

Basandose en la magnitud de referencia (400 W) fijada como se ha descrito anteriormente, y en la potencia generada (1,5 kW) del primer inversor 11a, se determina un valor maximo que puede ser fijado como la potencia de salida del segundo inversor 11b como 1,9 kW (1,5 kW + 0,4 kW). De este modo el circuito de control 10 limita la potencia de salida del segundo inversor 11b en 1,9 kW, y alternativamente opera los inversores primero y segundo 11a y 11b. Como resultado, como se muestra en la Figura 7E, la potencia de salida del dispositivo de calentamiento por induccion cambia entre 1,5 kW y 1,9 kW cada vez que los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b son operados alternativamente. Por lo tanto, la cantidad del cambio de potencia se reduce de 1.000 W (2,5 kW - 1,5 kW) a 400 W (1,9 kW - 1,5 kW) que no es mas de la cantidad de referencia.

Hay que tener en cuenta que la presente realizacion describe los medios para detectar los valores de los voltajes de resonancia generados en los condensadores de resonancia primero y segundo 5a y 5b como los medios para proteger los primeros elementos de conmutacion 6a y 6c y los segundos elementos de conmutacion 6b y 6d, aunque la presente invencion no esta limitada a estos medios. Un transformador de la corriente o similar puede estar dispuesto en un camino de corriente de la corriente resonante, y por lo tanto los valores de las corrientes que fluyen en los primeros elementos de conmutacion 6a y 6c y los segundos elementos de conmutacion 6b y 6d pueden ser detectados directamente. El mismo efecto puede ser tambien proporcionado por estos medios, como un asunto rutinario.

2.3. Conclusion de la presente realizacion

Como se ha descrito anteriormente, el dispositivo de calentamiento por induccion de acuerdo con la presente realizacion incluye el circuito rectificador 2 que rectifica un suministro de potencia 1 en CA; el condensador de filtro 3 que filtra la salida rectificada para obtener un suministro de potencia en CC; los inversores primero y segundo 11a y 11b compuestos por las bobinas de calentamiento primera y segunda 4a y 4b, los condensadores de resonancia primero y segundo 5a y 5b, y los primeros elementos de conmutacion 6a y 6c y los segundos elementos de conmutacion 6b y 6d, y conectados al condensador de filtro 3 en paralelo; los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b que suministran las senales de activacion a los primeros elementos de conmutacion 6a y 6c, y los segundos elementos de conmutacion 6b y 6d; y el circuito de control 10 que controla la activacion de los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b. El circuito de control 10 activa alternativamente los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b, y cuando una potencia de salida del primer o el segundo inversor 11a u 11b esta limitada a una potencia menor que una potencia requerida para obtener una potencia fijada, el circuito de control 10 limita la otra potencia de salida del primer o el segundo inversor 11a u 11b de modo que la diferencia entre la potencia de salida del primer inversor 11a y la potencia de salida del segundo inversor 11b no sea mayor que la cantidad

5

10

15

20

25

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35

40

45

predeterminada. Como resultado, se puede impedir la generacion del parpadeo del equipo de iluminacion o similar, o ser mantenida en el nivel en el que el usuario no perciba efectos extranos.

Ademas, el dispositivo de calentamiento por induccion de acuerdo con la presente realizacion, de forma similar a la primera realizacion, hace una diferencia entre las potencias de salida de los inversores primero y segundo 11a y 11b en una cantidad de la potencia correspondiente a una tasa de cambio de voltaje del suministro de potencia en CA, en el que un valor del parpadeo de corta duracion Pst es uno. Como resultado, el dispositivo de calentamiento por induccion puede limitar una magnitud del cambio de la potencia generada debido a la activacion alternativa de los inversores primero y segundo 11a y 11b, la lmea lfmite si las personas perciben el parpadeo terrible o menor. Por lo tanto, se puede impedir la generacion del parpadeo del equipo de iluminacion o similar, o mantenido en un nivel en el que un usuario no sienta efectos extranos.

Ademas, el dispositivo de calentamiento por induccion de acuerdo con la presente realizacion, de forma similar a la primera realizacion, controla los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b de modo que el ciclo T sea 300 milisegundos o menor, y el numero de las operaciones de conmutacion por minuto entre los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b sea 400 o mas. Como resultado, el dispositivo de calentamiento por induccion puede suprimir un estado de ebullicion activo y no activo que es probable que sea generado con el fin de ser calentado particularmente en agua en ebullicion o similar hasta un nivel en el que un usuario no perciba o no sienta efectos extranos. Por lo tanto, se puede impedir que el usuario equivoque el estado intermitente de ebullicion por un defecto del equipo o similar.

Ademas, el dispositivo de calentamiento por induccion de acuerdo con la presente realizacion, de forma similar a la primera realizacion, incluye un circuito detector 9 de voltaje cero que detecta el punto cero del suministro de potencia 1 en CA. La unidad de control 10 conmuta la activacion entre los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b, en la vecindad del punto cero del suministro de potencia en CA. Como resultado, el valor instantaneo del suministro de potencia 1 en CA en el momento de conmutar la activacion entre los circuitos oscilantes primero y segundo 7a y 7b es un voltaje inferior que el valor maximo del valor instantaneo del suministro de potencia 1 en CA, y de este modo un voltaje de carga al condensador de filtro 3 puede ser mantenido bajo. Por lo tanto, la aceleracion brusca de la corriente generada en el momento de una operacion inicial de cada uno de los inversores primero y segundo 11a y 11b puede ser disminuida, de modo que se pueda impedir que se genere un sonido anormal tal como un golpeteo de cacerola o un grunido.

Aplicabilidad industrial

Como se ha descrito anteriormente, el dispositivo de calentamiento por induccion de acuerdo con la presente invencion puede impedir un parpadeo tal como un parpadeo de un equipo de iluminacion causado por el cambio de la potencia generada debido a la activacion alternativa de los dos inversores. Por lo tanto, la presente invencion puede tambien ser aplicada a un dispositivo de calentamiento por induccion industrial o domestico que es operado con una activacion alternativa de los dos inversores.

1 suministro de potencia en CA

2 circuito rectificador

3 condensador de filtro

4a primera bobina de calentamiento

4b segunda bobina de calentamiento

5a primer condensador de resonancia

5b segundo condensador de resonancia

6a y 6c primeros elementos de conmutacion 6b y 6d segundos elementos de conmutacion 7a primer circuito oscilante

7b segundo circuito oscilante

8 circuito de deteccion de corriente de entrada

9 circuito de deteccion de voltaje cero

10 circuito de control

11a primer inversor

11b segundo inversor

12 unidad de operacion

13a primer circuito de deteccion del voltaje de resonancia 13b segundo circuito de deteccion del voltaje de resonancia

Claims (5)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   REIVINDICACIONES

   1. Un dispositivo de calentamiento por induccion que comprende: un circuito rectificador (2) que rectifica un suministro de potencia en CA;

   un condensador de filtrado (3) que filtra la salida rectificada para obtener un suministro de potencia;

   unos inversores primero y segundo (11a, 11b) compuesto cada uno por una bobina de calentamiento (4a, 4b), un condensador de resonancia (5a, 5b) y un elemento de conmutacion (6a, 6b, 6c, 6d), y conectados al condensador de filtro en paralelo;

   unos circuitos oscilantes primero y segundo (7a, 7b) que suministran unas senales de activacion a los elementos de conmutacion; y

   un controlador (10) que controla la activacion de los circuitos oscilantes primero y segundo, en donde

   el controlador activa alternativamente los circuitos oscilantes primero y segundo, caracterizado por que el controlador controla una relacion de tiempo de activacion de los circuitos oscilantes primero y segundo de modo que una cantidad del cambio de la potencia generada cada vez que la activacion es conmutada entre los circuitos oscilantes primero y segundo no sea mas de una cantidad predeterminada.
2. 2. El dispositivo de calentamiento por induccion de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde el controlador activa alternativamente los circuitos oscilantes primero y segundo, y cuando una potencia de salida de los inversores primero y segundo es limitada a una potencia menor que una potencia requerida para obtener una potencia fijada, el controlador reduce la otra potencia de salida del primer o el segundo inversor de modo que una diferencia entre la potencia de salida del primer inversor y la potencia de salida del segundo inversor no sea mas de una cantidad predeterminada.
3. 3. El dispositivo de calentamiento por induccion de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en donde la magnitud predeterminada no es mayor que una cantidad de potencia predeterminada correspondiente a una tasa de cambio de voltaje del suministro de potencia en CA en el que un valor Pst del parpadeo de corta duracion es uno.
4. 4. El dispositivo de calentamiento por induccion de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el controlador realiza un control de modo que un ciclo de tiempo de la impulsion alternada de los circuitos oscilantes primero y segundo no es mas de 300 milisegundos, y el numero de operaciones de conmutacion por minuto entre los circuitos oscilantes primero y segundo no es mas de 400.
5. 5. El dispositivo de calentamiento por induccion de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que ademas comprende un circuito de deteccion (9) de voltaje cero que detecta un punto cero del suministro de potencia en CA, en donde el controlador conmuta la activacion entre los circuitos oscilantes primero y segundo, basandose en la temporizacion en la que el punto cero del suministro de potencia en CA es detectado por el circuito de deteccion de voltaje cero.