专利名称：用于进行动态波形校正的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于对感应加热设备的电源进行动态波形校正的方法和装置。
背景技术：
感应加热设备通常是由工作信号-特别是由电流工作信号或电流工作信号的变 化_来发热和/或提供动力的，所述工作信号一般是在频率转换器中从由交流电源提供的 至少一个输入功率信号生成或转换得到的。工作信号一般包括比输入功率信号更高的频率。
发明内容
在很多情况下，加热功率的调节是通过工作信号的频率的变化来进行的。因此，本 发明的一个目的是找到一种以新的并且有利的方式来改变工作信号的频率的方式。此目的是通过根据权利要求1和11所述的对感应加热设备的电源进行动态波形 校正的装置和方法来实现的。在从属权利要求中描述了有利的实施例。根据权利要求1，本发明涉及一种用于对感应加热设备的电源进行动态波形校正 的方法，a)其中，由交流电源提供包括带有输入功率频率的波的输入功率信号、特别是输 入电压信号，b)其中，频率转换器将输入功率信号整流为半波信号、特别是半波电压信号，bl)其中，所述半波信号的半波通过两个连续的过零点被定界，b2)其中，所述两个过零点之间的时滞定义半波持续时间，c)其中，所述频率转换器进一步将半波信号转换为工作信号、特别是工作电流信 号，用于提供给感应加热设备，d)其中，在频移操作中，在小于半波持续时间的时间内，首先将工作信号的工作频 率从第一工作基频增大到最大频率，然后降低到第二基频，e)其中，第一工作基频不等于第二工作基频，以及/或者，在所述频移操作内经过 半波信号的过零点。本发明允许工作信号的灵活的变化，因为有在其之间可以切换工作信号的至少两 个工作基频，或者，在频移操作内经过半波信号的过零点，使得也可以在时间或相位方向上 偏移。在此情境中，半波信号的过零点对应于输入功率信号的当前值从正值变为负值时 该信号的幅度为零的时刻。即使在此点处半波信号不应该从正值变为负值，但是，只要触及 零值，术语“过零点”也用于此情境。作为替换，对于半波信号可以使用术语“零点”。特别地，在后续频移操作中，在半波持续时间内，首先将工作信号的工作频率从第 二工作频率增大到最大频率，然后降低到第一工作频率或第三工作频率，其中优选地，在频移操作内经过半波信号的过零点，特别是经过半波信号的另一个过零点。这允许频移操作的重复执行或者使得频移操作的重复执行变得容易，因为至少在 执行所述后续频移操作之后，可以再次到达第一工作频率，使得可以添加下一频移操作。优选地，一个接一个地执行数量为η > 1个的频移操作，a)其中，这些频移操作开始于不同的工作基频，并且结束于后续频移操作的开始 工作基频，其中，优选地，最后一个频移操作结束于第一频移操作的开始工作基频，以及/或 者b)其中，频移操作相对于半波信号的相应半波具有不同的时滞。此实施例可以进一步更加提高频率的变化的灵活性，因为可以选择数量高达η > 1个不同的工作基频和/或时滞。在一个有利的实施例中，a)交替地执行频移操作(5)和后续频移操作(6)，以及/或者b)重复地执行数量为η个的频移操作，以及/或者c)工作基频(fl，f2)相等。在另一个有利的实施例中，至少一个频移操作包括增大频率之前和/或降低频率 之后和/或在工作频率具有最大值期间的时段(timespan)，在所述时段中，工作频率保持 恒定。这可以减少执行频率调制的时间，因而减少这些时间期间的控制劳动。特别地，至少一个频移操作开始于和/或结束于过零点。这具有如下优点给出相 对于半波信号的幅度的至少相对较高的相关性。在一个作为替换的但也是有利的实施例中，至少一个频移操作开始于过零点的时 段之后。在一个有利的实施例中，在已经到达工作基频之后，工作信号改变其梯度，特别是 从负值改变为零或正值。这尤其在从增大或减小信号到信号恒定的时间段的过渡处执行。特别地，第二工作基频和最大工作频率的值是从第一工作基频和从计数器频率导 出的，其中，特别地，第二工作基频与第一工作基频的频率差和最大工作频率与第一工作基 频的差的比是恒定的。这使得容易实现用于生成不同信号的控制算法。在一个有利的实施例中，a)通过将计数器频率除以计数器频率和第一工作基频的比与第一调制值的差，从 第一工作基频和从计数器频率导出第二工作基频的值，以及/或者b)通过将计数器频率除以计数器频率和第一工作基频的比与第二调制值的差，从 第一工作基频和从计数器频率导出最大工作频率的值。特别地，第一调制值是8，第二调制值是25，以及/或者计数器频率在4和IOOMHz 之间，特别是IOMhz。此外，本发明涉及特别根据前面的权利要求中任一权利要求的用于对感应加热设 备的电源进行动态波形校正的装置，a)具有交流电源，所述交流电源用于提供包括带有输入功率频率的波的输入功率 信号、特别是输入电压信号，b)具有频率转换器，所述频率转换器用于将输入功率信号整流为半波信号、特别是半波电压信号，bl)其中，所述半波信号的半波通过两个连续的过零点定界，b2)其中，所述两个过零点之间的时滞定义半波持续时间，c)其中，通过所述频率转换器，所述半波信号能够进一步被转换为工作信号、特别 是工作电流信号，用于提供给感应加热设备，d)其中，在频移操作中，在小于半波持续时间的时间内，工作信号的工作频率能够 首先从第一工作基频增大到最大频率，然后能够减小到第二工作基频，e)其中，第一工作基频不等于第二工作基频，以及/或者，在所述频移操作内经过 或能够经过半波信号的过零点。在一个有利的实施例中，所述转换器包括至少一个全桥和/或至少一个半桥和/ 或单开关。
将参考附图更加详细地描述本发明，其中图1示出根据本发明的实施例的框图，图2示出其中第一工作基频不等于第二工作基频的实施例，图3示出其中在第一频移操作内设置过零点的本发明的第二实施例，以及图4示出了其中第一工作基频不等于第二工作基频、并且在第一频移操作内设置 过零点的第三实施例。
具体实施例方式图1示出了根据本发明的实施例的框图，具有向频率转换器2提供输入信号Uin 的交流源1，其中，频率转换器2的输出信号Iw被传递到感应加热设备3。在实施例中，输入信号Uin是电压信号，特别地，具有大约230V的幅度。作为替换 方案，大约Iiov的电压幅度也是可以的。输入功率频率可以是50Hz或60Hz。作为替换方案，输入功率频率可以是400Hz， 例如，用于船上或用于营地，因为这可以减小设备的尺寸。输出信号Iw-在实施例中为电流信号-传输用于驱动感应加热设备3的所生成的 电流，所述感应加热设备3特别地包含一个或多个感应线圈或者通过一个或多个感应线圈 实现。在频率转换器2内部，输入电压信号Uin首先在整流单元2a中被整流为包含输 入电压信号Uin的半波的电压信号Uh。然后，例如使用半桥电路或全桥电路或单开关中的 IGBT，在变换器单元2b中生成具有工作频率fW的高频电流工作信号Iw。由通过控制线7 连接到频率转换器2的控制单元4来控制频率转换器2的行为。在图2到4中，半波信号Uh示出在时亥Ij t0和tl之间、tl和t2之间以及时刻t2 和t3之间的被整流的输入信号Uin的大约三个半波的幅度A。并且，在图2到4中示出了 工作信号Iw的工作频率fw随着时间t的变化。在根据图2的实施例中，在时刻t0和tl之间示出频移操作5。首先，对于持续时 间tv，工作信号Iw的频率fw保持恒定于工作基频fl。然后，频率增大到频率fmax，其中，频率对于持续时间tm保持恒定。然后，频率被降低到工作基频f2。最后，在直到tl的剩余 时间tn期间，电流工作信号Iw的频率fw保持恒定。在tl和t2之间的之后的半波期间，执行后续频移操作6。频率fw对于时间tv保持恒定，然后，再次增大到频率fmax，然后，对于时间tm保 持恒定，最后再次降低到工作基频Π，其中，频率保持恒定一直到t2。然后，在t2和t3之间，以及t3和未示出的t4之间重复所描述的行为。图3示出本发明的另一个实施例，其中，在t0’和tl’之间执行频移操作5，因此， 相对于在to和tl之间设置的半波，偏移了时段ts。再次，工作基频f 1对于持续时间tv保 持恒定，然后，增大到频率fmax。也是在根据图2的实施例中，频率fw对于时段tm保持恒 定。然后，频率降低到值f2，在此实施例中，值f2等于fl。再次到达值f2或Π时的时刻被设置在第一半波的结束tl之后。然后，对于直到 tl'的时段tn，频率恒定。在tl'和t2'之间重复相同过程，并在之后的半波中表达。图4示出第三实施例，其中，组合了实施例1和实施例2的行为。在t0'和tl'之间执行频移操作5，因此，相对于在t0和tl之间设置的半波，偏 移了时段ts。工作基频Π对于持续时间tv保持恒定，然后，增大到频率fmax。然后，也是 在根据图4的实施例中，频率fw对于时段tm保持恒定。然后，频率降低到值f2，在该实施 例中，值f2小于Π。到达值f2时的时刻被设置在第一半波的结束tl之后。然后，对于直到tl'的时 段tn，频率恒定。在tl'和t2'之间重复相同过程，并在之后的半波中表达。在实施例中，fmax相对于f2的偏离除以fl相对于f2的偏离的比等于31%。这些值是通过将计数器频率的值除以一个差得到的，所述差是计数器频率除以基 频f2再减去对于fl和fmax不同的值之后得到的。计数器频率可以是4MHz到IOOMhz。在下面的示例中，计数器频率的值将是10MHz，而用于fl的所述值是8，用于fmax 的所述值是25。在第一示例中，在f2的值为19，000Hz的情况下，得到fl的值为19，293Hz，fmax 的值为19，947Hz。在第二示例中，在f2的值为19，000Hz的情况下，第一频率fl位于25，5IOHz的值， 而最大频率fmax位于26，666Hz的值。参考符号列表
1交流源
2频率转换器
2a整流单元
2b变换器单元
3感应加热设备
4控制单元
5频移操作
6后续频移操作
7控制线
A幅度
f频率
η第一工作基频
f2第二工作基频
fin输入功率频率
fmax最大频率
fw工作频率
ml第一调制值
m2第二调制值
t时间
tv,
tn,
tm时段
th半波持续时间
th半波持续时间
Iw工作信号
Uh半波信号
Uin输入功率信号
权利要求
一种用于对感应加热设备(3)的电源进行动态波形校正的方法，a)其中，由交流电源(1)提供包括带有输入功率频率(fin)的波的输入功率信号(Uin)、特别是输入电压信号，b)其中，频率转换器(2)将输入功率信号(Uin)整流为半波信号(Uh)、特别是半波电压信号，b1)其中，所述半波信号的半波通过两个连续的过零点(t0、t1；t1、t2；t2、t3)被定界，b2)其中，所述两个过零点之间的时滞定义半波持续时间(th)，c)其中，所述频率转换器(2)进一步将半波信号(Uh)转换为工作信号(Iw)、特别是工作电流信号，用于提供给感应加热设备(3)，d)其中，在频移操作(5)中，在小于半波持续时间(th)的时间内，首先将工作信号(Iw)的工作频率(fw)从第一工作基频(f1)增大到最大频率(fmax)，然后降低到第二基频(f2)，其特征在于e)第一工作基频(f1)不等于第二工作基频(f2)，以及/或者，在所述频移操作内经过半波信号(Uh)的过零点(t0，t1，t2，t3)。
2.根据权利要求1所述的方法，在后续频移操作(6)中，在半波持续时间(th)内，首先将工作信号(Iw)的工作频率 (fw)从第二工作基频(f2)增大到最大频率(fmax)，然后降低到第一工作基频(fl)或第三 工作基频，其中优选地，在频移操作(6)内经过半波信号(Uh)的过零点(tl，t2，t3)，特别 是经过半波信号(Uh)的另一个过零点(tl，t2，t3)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，一个接一个地执行数量为η > 1个的频移操作，a)其中，这些频移操作开始于不同的工作基频，并且结束于后续频移操作的开始工作基频，其中，优选地，最后一个频移操作结束于第一频移操作的开始工作基频，以及/或者b)其中，这些频移操作相对于半波信号的相应半波具有不同的时滞。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法a)其中，交替地执行频移操作(5)和后续频移操作(6)，以及/或者b)其中，重复地执行数量为η个的频移操作，以及/或者c)其中，这些工作基频(fl,f2)相等。
5.根据前面的权利要求中的任一权利要求所述的方法，其中，至少一个频移操作(5，6)包括增大频率之前的时段(tv)和/或减小频率之后的 时段(tn)和/或在工作频率(fw)具有最大值期间的时段(tm)，在所述时段中，工作频率 (fw)保持恒定。
6.根据前面的权利要求中的任一权利要求所述的方法，其中，至少一个频移操作(5，6)开始于过零点(t0，tl，t2，t3)处或者过零点(t0，tl， t2，t3)的时段(ts)之后。
7.根据前面的权利要求中的任一权利要求所述的方法，其中，在已经到达工作基频(fl，f2)之后，工作信号(Iw)改变其梯度，特别是从负值改变到零或正值。
8.根据前面的权利要求中的任一权利要求所述的方法，其中，第二工作基频(f2)和最大频率(fmax)的值是从第一工作基频(fl)和从计数器 频率(fc)导出的，其中，特别是，第二工作基频(f2)与第一工作基频(fl)的频率差和最大 频率(fmax)与第一工作基频(fl)的差的比是恒定的。
9.根据前面的权利要求中的一权利要求所述的方法，a)其中，通过将计数器频率(fc)除以计数器频率(fc)和第一工作基频(fl)的比与 第一调制值(ml)的差，从第一工作基频(fl)和从计数器频率(fc)导出第二工作基频(f2) 的值，以及/或者b)通过将计数器频率(fc)除以计数器频率(fc)和第一工作基频(fl)的比与第二调 制值(m2)的差，从第一工作基频(fl)和从计数器频率(fc)导出最大频率(fmax)的值。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，第一调制值(ml)是8，第二调制值(m2)是25，以及/或者，计数器频率(fc)在 4和IOOMHz之间，特别是IOMHz。
11.特别根据前面的权利要求中任一权利要求的用于对感应加热设备(3)的电源进行 动态波形校正的装置，a)具有交流电源(1)，所述交流电源用于提供包括带有输入功率频率(fin)的波的输 入功率信号(Uin)、特别是输入电压信号，b)具有频率转换器(2)，所述频率转换器用于将输入功率信号(Uin)整流为半波信号 (Uh)、特别是半波电压信号，bl)其中，所述频率转换器(2)优选包括至少一个全桥和/或至少一个半桥和/或单开关，b2)其中，所述半波信号的半波通过两个连续的过零点(t0、tl ;tl、t2;t2、t3)定界，b3)其中，所述两个过零点之间的时滞定义半波持续时间(th)，c)其中，通过所述频率转换器(2)，所述半波信号(Uh)能够进一步被转换为工作信号 (Iw)、特别是工作电流信号，用于提供给感应加热设备(3)，d)其中，在频移操作(5)中，在小于半波持续时间(th)的时间内，工作信号(Iw)的工 作频率(fw)能够首先从第一工作基频(Π)增大到最大频率(fmax)，然后能够减小到第二 工作基频(f2)，其特征在于e)第一工作基频(fl)不等于第二工作基频(f2)，以及/或者，在所述频移操作内经过 或能够经过半波信号(Uh)的过零点(t0, tl，t2，t3)。
全文摘要
本发明涉及用于对感应加热设备(3)的电源进行动态波形校正的方法，a)其中，由交流电源(1)提供包括带有输入功率频率(fin)的波的输入功率信号(Uin)、特别是输入电压信号，b)其中，频率转换器(2)将输入功率信号(Uin)整流为半波信号(Uh)、特别是半波电压信号，b1)其中，所述半波信号的半波通过两个连续的过零点(t0、t1；t1、t2；t2、t3)被定界，b2)其中，所述两个过零点之间的时滞定义半波持续时间(th)，c)其中，所述频率转换器(2)进一步将半波信号(Uh)转换为工作信号(Iw)、特别是工作电流信号，用于提供给感应加热设备(3)，d)其中，在频移操作(5)中，在小于半波持续时间(th)的时间内，首先将工作信号(Iw)的工作频率(fw)从第一工作基频(f1)增大到最大频率(fmax)，然后降低到第二基频(f2)，e)其中，第一工作基频(f1)不等于第二工作基频(f2)，以及/或者，在所述频移操作内经过半波信号(Uh)的过零点(t0，t1，t2，t3)。此外，本发明还涉及特别根据前面的权利要求中任一权利要求的用于对感应加热设备(3)的电源进行动态波形校正的装置，a)具有交流电源(1)，所述交流电源用于提供包括带有输入功率频率(fin)的波的输入功率信号(Uin)、特别是输入电压信号，b)具有频率转换器(2)，所述频率转换器用于将输入功率信号(Uin)整流为半波信号(Uh)、特别是半波电压信号，b1)其中，所述频率转换器(2)优选包括至少一个全桥和/或至少一个半桥和/或单开关，b2)其中，所述半波信号的半波通过两个连续的过零点(t0、t1；t1、t2；t2、t3)定界，b3)其中，所述两个过零点之间的时滞定义半波持续时间(th)，c)其中，通过所述频率转换器(2)，所述半波信号(Uh)能够进一步被转换为工作信号(Iw)、特别是工作电流信号，用于提供给感应加热设备(3)，d)其中，在频移操作(5)中，在小于半波持续时间(th)的时间内，工作信号(Iw)的工作频率(fw)能够首先从第一工作基频(f1)增大到最大频率(fmax)，然后能够减小到第二工作基频(f2)，e)其中，第一工作基频(f1)不等于第二工作基频(f2)，以及/或者，在所述频移操作内经过或能够经过半波信号(Uh)的过零点(t0，t1，t2，t3)。
文档编号H05B6/04GK101978777SQ200980109296
公开日2011年2月16日 申请日期2009年3月3日 优先权日2008年4月25日
发明者A·维洛力, L·让纳托, M·赞格丽, M·赫佐格, S·E·克里斯迪安森, T·里戈勒 申请人:伊莱克斯家用产品股份有限公司